Über dieses Experiment
Im Juni hat London mehr als 16 Stunden Tageslicht, während Sydney weniger als 10 hat; am Äquator dauert jeder Tag etwa 12 Stunden. Der Grund dafür ist die Neigung der Erdachse. Während die Erde die Sonne umkreist, neigt sich zuerst die Nordhalbkugel und dann die Südhalbkugel der Sonne zu, sodass ein größerer Teil jedes Breitenkreises im Sonnenlicht liegt. Wähle einen Ort und ein Datum aus, beobachte, wie sich der Breitenkreis in Tag und Nacht teilt, und verfolge die Tageslichtstunden im Laufe des Jahres.
Lernziele
- Erkläre, warum sich die Tageslänge im Jahresverlauf aufgrund der Neigung der Erdachse verändert.
- Beschreibe, wie die Tageslänge vom Breitengrad zur Sonnenwende und zu den Tagundnachtgleichen abhängt.
- Erkläre die Mitternachtssonne und die Polarnacht innerhalb der Polarkreise.
- Vergleiche die Tageslänge auf der Nord- und Südhalbkugel am selben Datum.
- Berechne die Höhe der Sonne am Mittag anhand des Breitengrads und des Datums.
Anleitung
- 1Wähle London zur Juni-Sonnenwende aus. Welcher Teil des gelben und des blauen Kreises liegt im Tageslicht? Lies die Tageslänge ab.
- 2Lass das Datum unverändert und wähle zuerst Singapur und dann Tromsø. Wie verändert sich die Aufteilung des Kreises?
- 3Wähle die Tagundnachtgleichen im März und September aus. Was fällt dir an der Tageslänge überall auf?
- 4Vergleiche die orangefarbene und die blaue Kurve im Diagramm. Warum sind sie Spiegelbilder?
- 5Finde den niedrigsten Breitengrad, an dem es zur Juni-Sonnenwende 24 Stunden Tageslicht gibt. Welche Linie auf dem Globus ist das?
- 6Schalte die Einstellung für die Lichtbrechung aus. Warum wird der Tag um einige Minuten kürzer?
Das Modell
Annahmen
- Die Erde ist eine Kugel, deren Achse um 23,44° geneigt ist, und die Umlaufbahn wird als Kreis betrachtet, sodass die Deklination einer einfachen Kosinusfunktion folgt. Die tatsächlichen Daten der Sonnenwenden und Tagundnachtgleichen können um ein oder zwei Tage abweichen.
- Die Zeiten sind lokale Sonnenzeit; Mittag ist, wenn die Sonne am höchsten steht. Die Uhrzeiten hängen außerdem von Zeitzonen, Sommerzeit und der Zeitgleichung ab.
- Bei eingeschalteter Lichtbrechung sind Sonnenaufgang und Sonnenuntergang die Zeitpunkte, zu denen der obere Rand der Sonne den Horizont berührt, wie in Almanachen. Hügel, Gebäude und die Höhe des Beobachters werden nicht berücksichtigt.
- Das Jahr hat 365 Tage; Schaltjahre werden nicht berücksichtigt.
Im Unterricht ausprobieren
- Q1Warum beträgt die Tageslänge am Äquator das ganze Jahr über fast genau 12 Stunden?
- Q2Zur Tagundnachtgleiche hat jeder Ort etwa 12 Stunden Tageslicht. Erkläre mithilfe des Globus, warum.
- Q3Warum ändert sich die Tageslänge im Laufe des Jahres in einer Stadt auf 60° nördlicher Breite viel stärker als in einer Stadt auf 30° nördlicher Breite?
- Q4Wie wäre die Tageslänge im Jahresverlauf, wenn die Erdachse überhaupt nicht geneigt wäre?
- Q5Erkläre, warum der heißeste Teil des Sommers oft mehrere Wochen nach dem längsten Tag kommt.
Häufig gestellte Fragen
Warum ist der Tag zur Tagundnachtgleiche immer noch etwas länger als 12 Stunden?
Die Luft lenkt das Sonnenlicht über den Horizont, und der Sonnenaufgang wird gezählt, sobald der obere Rand der Sonne erscheint, nicht erst ihre Mitte. Zusammen sorgen diese Effekte dafür, dass der Tag an beiden Enden um einige Minuten länger ist. Schalte die Lichtbrechung aus, um die rein geometrischen 12 Stunden zu sehen.
Warum gibt es an Orten innerhalb des Polarkreises die Mitternachtssonne?
Im Juni ist der Nordpol um 23,44° zur Sonne geneigt. Jeder Punkt innerhalb von 23,44° vom Pol bleibt während der gesamten Erdumdrehung auf der beleuchteten Erdhalbkugel, sodass die Sonne nie untergeht.
Ist der längste Tag derselbe wie der Tag mit dem frühesten Sonnenaufgang?
Nicht ganz. Auch die Uhrzeiten von Sonnenaufgang und Sonnenuntergang verschieben sich durch die Zeitgleichung. Deshalb liegt der früheste Sonnenaufgang vielerorts einige Tage vor der Juni-Sonnenwende und der späteste Sonnenuntergang einige Tage danach.