Fragt man eine Schulklasse, warum der Mond seine Form verändert, sagt fast immer jemand, dass die Erde im Weg sei und einen Schatten auf ihn werfe. Das ist eines der häufigsten wissenschaftlichen Missverständnisse, auch unter Erwachsenen. Es klingt plausibel, ist aber falsch und lässt sich überraschend schwer allein mit einer Abbildung ausräumen.
Diese Unterrichtseinheit gibt den Schülerinnen und Schülern die Werkzeuge an die Hand, um die Schattenidee selbst zu überprüfen und durch die tatsächliche Erklärung zu ersetzen.
Der wahre Grund in einem Satz
Die Sonne beleuchtet immer genau die Hälfte des Mondes. Während der Mond die Erde umkreist, sehen wir unterschiedlich viel von dieser beleuchteten Hälfte.
Nichts verdeckt den Mond. Bei Neumond zeigt die beleuchtete Hälfte von uns weg. Bei Vollmond ist sie uns vollständig zugewandt. Alles dazwischen ist eine Mischung aus der beleuchteten und der dunklen Hälfte, die wir schräg sehen.
Sieh es von oben
Der entscheidende Schritt besteht darin, zwei Ansichten gleichzeitig zu zeigen: den Mond, der die Erde umkreist, von weit oberhalb des Nordpols aus gesehen, und den Mond, wie er vom Boden aus aussieht. Im Mondphasen-Labor werden beide Ansichten nebeneinander dargestellt. Du kannst den Mond auf seiner Umlaufbahn bewegen oder einen ganzen Monat abspielen.
Bitte die Schülerinnen und Schüler, sich auf die Erde im Bild zu stellen und nacheinander jeden Mond anzusehen. An der Position, die der Sonne am nächsten ist, sehen sie nur die dunkle Seite. Ein Viertel der Umlaufbahn weiter sehen sie eine halb beleuchtete und halb dunkle Seite. Auf der gegenüberliegenden Seite sehen sie die ganze beleuchtete Fläche.
So sieht es von der Erde aus
Drei Möglichkeiten, die Schattenidee zu überprüfen
Sagen Sie den Schülern nicht einfach, dass die Schattenvorstellung falsch ist. Geben Sie ihnen Belege und lassen Sie sie selbst zu diesem Schluss kommen.
1. In welche Richtung zeigt der Schatten?
Der Schatten der Erde zeigt immer direkt von der Sonne weg. In der Draufsicht bedeutet das, dass er den Mond nur erreichen kann, wenn dieser auf der gegenüberliegenden Seite steht, bei Vollmond. Eine Mondsichel entsteht jedoch, wenn der Mond auf derselben Seite wie die Sonne steht, wo der Erdschatten ihn unmöglich erreichen kann.
2. Die Form stimmt nicht
Der Schatten der Erde ist rund und viel größer als der Mond. Wenn er also einen Teil des Mondes verdeckt, entsteht immer eine Delle im beleuchteten Teil. Bei einem Dreiviertelmond wölbt sich der beleuchtete Teil auf beiden Seiten nach außen. Kein runder Schatten kann diese Form erzeugen. Doch eine Kugel, die von einer Seite beleuchtet und schräg betrachtet wird, zeigt sie jeden Monat.
3. Manchmal sehen wir den Schatten tatsächlich
Wenn der Mond tatsächlich durch den Erdschatten zieht, nennen wir das eine Mondfinsternis. Sie tritt nur bei Vollmond auf, dauert einige Stunden statt zwei Wochen, und der Mond färbt sich oft mattrot. So sieht der Erdschatten aus, und er hat überhaupt nichts mit einer Sichel zu tun.
Warum gibt es nicht jeden Monat eine Finsternis? Die Umlaufbahn des Mondes ist um etwa 5 Grad geneigt, sodass der Mond meist knapp oberhalb oder unterhalb des Schattens vorbeizieht. Im Labor ist die Umlaufbahn flach dargestellt, damit die Phasen leichter zu erkennen sind. Deshalb ist diese Frage sinnvoll, sobald die Schüler das grundlegende Bild verstanden haben.
Wann kann man die einzelnen Phasen sehen?
Schüler sind oft überrascht, dass der Mond auch tagsüber zu sehen ist. Wenn Sie im Labor die Tageszeiten einblenden, ergibt sich der Zeitplan aus demselben Bild: Der Mond steht jeden Tag etwa 50 Minuten später am höchsten am Himmel.
| Phase | Tage seit Neumond | Geht etwa um | Steht etwa am höchsten | Geht etwa um |
|---|---|---|---|---|
| Neumond | 0.0 | 06:00 | 12:00 | 18:00 |
| Zunehmende Sichel | 3.7 | 09:00 | 15:00 | 21:00 |
| Erstes Viertel | 7.4 | 12:00 | 18:00 | 00:00 |
| Zunehmender Dreiviertelmond | 11.1 | 15:00 | 21:00 | 03:00 |
| Vollmond | 14.8 | 18:00 | 00:00 | 06:00 |
| Abnehmender Dreiviertelmond | 18.5 | 21:00 | 03:00 | 09:00 |
| Letztes Viertel | 22.1 | 00:00 | 06:00 | 12:00 |
| Abnehmende Sichel | 25.8 | 03:00 | 09:00 | 15:00 |
Ungefähre Ortszeiten, wobei wie im Labor der Breitengrad und die Neigung der Umlaufbahn außer Acht gelassen werden.
Der Erstes Viertel geht also ungefähr um 12:00 auf und steht am Nachmittag schon hoch am Himmel, bevor die Sonne untergeht. Der Vollmond geht ungefähr um 18:00 auf, gerade wenn die Sonne untergeht, deshalb ist er die ganze Nacht über zu sehen. Eine gute Hausaufgabe: Sucht ein paar Tage nach Neumond nach der Schule den Mond und skizziert, was ihr seht.
Nördliche und südliche Hemisphäre
Wenn du in Australien, Neuseeland, Südafrika oder Südamerika unterrichtest, sieht der Mond spiegelverkehrt aus. Bei einem zunehmenden Mond ist die linke statt der rechten Seite beleuchtet. Im Labor gibt es einen Schalter für die Hemisphäre, sodass die Schülerinnen und Schüler sehen können, dass die Mondphase überall auf der Erde gleich ist: Nur unsere Position und die Blickrichtung ändern sich.
Eine Unterrichtssequenz
- Bitte die Klasse zu zeichnen, wie sie sich die Entstehung der Mondphasen vorstellt. Hebt die Zeichnungen auf: Sie zeigen den Stand vor der Unterrichtseinheit.
- Zeigen Sie gleichzeitig die Draufsicht und die Ansicht von der Erde aus. Lassen Sie einen Monat langsam ablaufen und halten Sie bei jeder benannten Phase an.
- Blenden Sie die Markierung für die der Erde zugewandte Hälfte ein und bitten Sie die Schülerinnen und Schüler, jede Phase vorherzusagen, bevor Sie sie aufdecken.
- Führen Sie die drei oben genannten Schattenversuche im Rahmen einer Klassendiskussion durch.
- Bitten Sie die Schülerinnen und Schüler, ihre Erklärung erneut zu zeichnen und mit ihrer ersten Zeichnung zu vergleichen.
Fragen zur Überprüfung des Verständnisses
- Wenn heute Nacht erstes Viertel ist, welche Mondphase ist dann ungefähr in zwei Wochen?
- Warum kann man eine Mondsichel niemals um Mitternacht sehen?
- Jemand auf der anderen Seite der Erde betrachtet heute Nacht den Mond. Sieht diese Person eine andere Mondphase?
- Ist bei Neumond die erdabgewandte Seite des Mondes dunkel?