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Homepage > Aktivitäten > Meteorologie > Klima > Das Klima, mein Planet und ich! > 2: Welche Folgen hat die Erderwärmung? > Farbe und Temperatur

Unterrichtsstunde 3: Farbe und Temperatur – die Bedeutung des Meereises

Autor/inn/en:
Publikation: 11.12.2008
Lernstufe: 3
Ziele: Verstehen, wie das Schmelzen des Meereises zur Erwärmung der Ozeane beiträgt.
Angestrebte Kenntnisse: Praktischer Umgang mit dem selbständigen Erkunden: etwas hinterfragen, beobachten können, eine mögliche Erklärung formulieren können.
Wortschatz: Lichtstrahlen, Thermometer
Dauer: 1 Stunde
Material: Für jede Gruppe:
  • zwei identische und genaue Thermometer
  • ein schwarzes und ein weißes T-Shirt (gleicher Stoff, gleiche Stoffdicke)
  • zwei Joghurtbecher (oder Ähnliches)
  • ein Wärmedämmstoff (Wolle, Styropor, ...)
Für die ganze Klasse:
  • zwei Zeichnungen (Arbeitsblatt 10)
  • eine Glühlampe (etwa 100 W), falls die Sonne nicht scheint
Herkunft: La main à la pâte, Paris

Die Ausgangsfrage

Die Lehrerin zeigt den Schülern eine erste Zeichnung (die obere auf Arbeits­blatt 10). Zu sehen sind Ziegelsteine, die man auf Schnee gelegt hat. Ein Ziegelstein ist dunkel (oder schwarz angemalt), der andere hell (oder weiß angemalt). Diese Ziegelsteine werden in die Sonne gelegt. Die Lehrerin fragt: "Wer kann beschreiben, was dargestellt ist? Was wird geschehen, wenn man ein paar Stunden wartet?"

Schema: 2 Zeigelsteine auf
Schnee

Abb. 1: Ein dunkler und ein heller Ziegelstein werden auf Schnee in die Sonne gelegt.

Die Lehrerin zeigt dann ein zweites Bild (das untere auf Arbeitsblatt 10). "Was seht ihr hier? Warum ist der schwarze Ziegelstein tiefer in den Schnee einge­sunken als der weiße?" Die erwartete Erklärung ist: Der schwarze Ziegelstein erwärmt sich im Sonnenlicht stärker als der weiße, so dass der Schnee (stär­ker) schmilzt.

Schema: 2 Zeigelsteine auf
Schnee, der dunklere ist tiefer eingesunken

Abb. 2: Der dunklere Ziegelstein ist tiefer eingesunken.

Das Experiment

Wenn die Schüler ihre Hypothesen formuliert haben, fragt die Lehrerin sie, wie man diese überprüfen könnte und regt die Klasse dazu an, ein Experiment durch­zuführen. Zum Beispiel kann man an einem warmen Tag zwei T-Shirts (ein schwarzes und ein weißes) in die Sonne auf den Boden legen (oder unter eine Glühlampe) und die Temperatur unter jedem T-Shirt messen. Das Thermometer unter dem weißen T-Shirt zeigt eine niedrigere Temperatur an als das unter dem schwarzen.

Auschnitt aus
einem Versuchsheft: das Ziegelsteinexperiment

Abb. 3: Hypothese eines Schülers der 5. Klasse

Wissenschaftliche Anmerkungen

  • Am besten legt man die Gegenstände, deren Temperatur man mes­sen möchte, auf einen Wärmedämmstoff (Wollpullover, Styropor­platte) und nicht einfach auf den Boden. Das Thermometer legt man dann zwischen Gegenstand und Dämmstoff.
  • Das T-Shirt muss so dünn wie möglich sein, damit es das Thermo­meter nicht "isoliert"!
  • Nach Möglichkeit sollte man natürlich identische Thermometer be­nutzen, die zu Beginn des Experiments die gleiche Temperatur an­zeigen. Wenn keine identischen Thermometer zur Verfügung stehen, ist das auch nicht so schlimm, denn es kommt auf die Temperatur­differenzen zwischen Anfang und Ende des Experiments an. Die Differenz sollte unter dem schwarzen T-Shirt größer sein als unter dem weißen.

Gemeinsame Besprechung

Die Vertreter der einzelnen Gruppe stellen ihre Ergebnisse vor. Dass dunkle Gegenstände sich mehr erwärmen, bestätigt sich im täglichen Leben: "Was geschieht, wenn man ein Auto im Sommer in der prallen Sonne stehen lässt? Oder ein Fahrrad mit schwarzem Sattel? Ist die Farbe des Wagens, der Sitze oder des Sattels von Bedeutung?"

Die Lehrerin kommt auf die Ergebnisse der vorhergehenden Unterrichtsstunde zurück. "Wir haben gesehen, dass die großen Eisflächen (Meereis, Gletscher) zurückgegangen sind und dass dieser Prozess sich fortzusetzen droht. Welche Folgen könnte das haben? Welche besonderen Eigenschaften hat das Eis?"

Das Ziel der Diskussion ist es, über die Farbe des Eises zu sprechen: Es ist weiß, also reflektiert es den Großteil der Lichtstrahlen und begrenzt auf diese Weise die Energie, die vom Ozean oder von der Erde unter dem Eis absorbiert werden kann. "Welche Farbe hat der Ozean unter dem Eis? Ist er dunkler oder heller als das Eis? Was geschieht mit der Temperatur des Ozeans, wenn das Meereis verschwindet (oder zurückgeht)?"

An dieser Stelle verstehen die Schüler, dass das völlige oder partielle Ver­schwinden des Meereises einen Temperaturanstieg der Ozeane zur Folge hat.

Falls nötig kann ein zweites Experiment durchgeführt werden: Man nimmt zwei gleiche Gefäße, bedeckt das eine mit weißem, das andere mit schwarzem Pa­pier. Beide Gefäße sind mit gleichen Wassermengen gefüllt. Die Anfangstempe­ratur wird notiert. Anschließend stellt man die Gefäße in die Sonne. Nach eini­gen Minuten wird erneut die Temperatur gemessen. Jetzt ist das Wasser in dem mit schwarzem Papier bedeckten Gefäß wärmer als das Wasser im ande­ren Behälter.

[Anmerkung der Übersetzer: Möglicherweise werden die Kinder fragen "Warum ist denn das Wasser im Meer dunkel? Ist das Wasser im Meer schmutzig?" Sie können sie dann daran erinnern, dass sie z. B. bei einer Dampferfahrt oder wenn sie in einem See schwimmen, den Boden des Sees meist nicht sehen können, außer am Rand im flachen Wasser. Wasser ist zwar ziemlich durch­sichtig, aber nicht völlig, selbst wenn es ganz sauber ist. Es absorbiert das einfallende Licht und erscheint deshalb dunkel.]

Gemeinsame Schlussfolgerung

Das Meereis bildet eine große weiße Fläche, die die Lichtstrahlen reflektiert. Wenn sie verschwindet, ist der Ozean – der eine große dunkle Fläche dar­stellt – unmittelbar der Sonne ausgesetzt und erwärmt sich stärker. Das Schwin­den der Gletscher und der Eiskappen hat die gleichen Folgen: Es macht den Planeten "dunkler" und verstärkt die Erwärmung.

Wissenschaftliche Anmerkungen

  • Das Wichtige ist hier, dass das Eis weiß ist und wie ein Spiegel wirkt: Der Großteil des einfallenden Lichtes wird reflektiert. Diese reflektierende Eigenschaft nennt man "Albedo" (lateinisch: Weißheit) und ist ein Maß für die Stärke des Reflektions­vermögens einer Oberfläche. Das Meer hat eine Albedo von etwa 10% und ist damit viel dunkler (absobiert also viel mehr Lichtenergie) als Neuschnee, dessen Albedo 80% beträgt.
  • Der Klimawandel, der die Meereismassen, die Polkappen und die Gletscher schmelzen lässt, verringert die Albedo des Planeten. Dieser erwärmt sich immer mehr, was wiederum den Rückzug der Eismassen beschleunigt: ein Teufelskreis.

Letzte Aktualisierung: 20.4.2017

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