... und mehr: Die Sonne als Uhr
Vielleicht hast du das auch schon erlebt: Ein heisser Sommertag in der Badi. Du suchst Schatten, um dich vor der sengenden Sonne zu schützen. Es hat viele Leute und wenig Schattenplätze. Aber schau da, der Schatten unter einem kleinen Baum ist noch frei. Wohin legst du nun dein Badetuch, der Schatten wandert mit der Zeit ja weg und man liegt dann in der Sonne. Ach ja! Die Sonne zieht gegen Westen, also wird der Schatten gegen Osten wandern und weil die Sonne tiefer steht, wird er länger gegen Abend.
Die Wanderung des Schattens kann man nutzen, um bei Sonnenschein die Uhrzeit und sogar das Kalenderdatum herauszufinden. Aber wie misst man mit einer Sonnenuhr die Zeit?
2.1 Auftrag:
Finde heraus wie eine Sonnenuhr funktioniert. Zeichne drei, vier verschiedene Sonnenstände und Kalenderdaten. Um das genau zu machen, müsstest du fast ein Jahr Arbeit investieren. Hier muss das aber nicht so genau sein!
Quellen:
Liverpool Museums: Sundials
Mysundial.ca: Carl Sabanski; The Wide Gnomon
... und mehr: Den Weg mit Hilfe der Sonne finden?
Am Sonnenstand kann man nicht nur die Zeit ablesen, sondern auch Hinweise dazu erhalten, wo man sich auf der Erde befindet und damit navigieren - also den Weg finden.
Stell dir vor: Kein GPS oder Navi, kein Funk und kein Handy, das dir den Standort anzeigt und mit dem du allenfalls Hilfe rufen kannst und du befindest dich mitten auf dem weiten Ozean. Das war die Situation von Abenteurern wie Christopher Kolumbus und vielen vor ihm. Oft waren sich diese waghalsigen Entdeckerinnen und Entdecker nicht einmal sicher, ob sie nicht von der Erdplatte fallen würden, wenn sie weiter ins Unbekannte segelten. Sie glaubten, dass die Erde eine Scheibe sei und man an deren Rand abstürzen würde. Von den monate- oder sogar jahrelangen Reisen auf dem riesigen Ozean sind viele Seeleute nicht zurückgekehrt. Nicht weil sie von der Erdplatte gefallen wären, sondern weil ihnen der Proviant ausging, sie in schwerer See sanken oder, und darum geht es hier, weil sie unterwegs nur sehr schlecht wussten, wo sie eigentlich sind und dann an einer Untiefe zerschellten. Die Positionsbestimmung, die soganennte Navigation, war eine sehr grosse Herausforderung. Welche Navigationsmöglichkeiten hatten beispielsweise die Polynesier, die schon vor weit über tausend Jahren grosse Teile des südlichen Pazifik besiedelten?
2.2 Auftrag:
Wie konnten die frühen Seefahrer, z.B. die Polynesier, mit Hilfe der Sonne und der Sterne den Weg finden?
Quellen:
Allgemein zu Seefahrern:
Learn-Orienteering.org: Kjetil Kjernsmo; How to use a compass
Space.com: Joe Rao; Navigating by the Stars
Boatsafe.com: Nautical Know How Inc; The History of Navigation
Youtube: TheCuriousEngineer; How did early Sailors navigate the Oceans?
... und mehr: James Cook navigierte mit Sextant, Kompass und Uhr
Es war 1772, als Kapitän James Cook sich daran machte, das Südpolarmeer, Australien, Neuseeland und den Pazifik zu erforschen. Viele Teile der Umrisse der Landmassen waren bis dahin noch nicht bekannt. Das wichtigste, ja überlebenswichtig für diese Arbeit, waren dabei gute Karten und eine genaue Navigation. Nahe an einer Küste zu segeln, ist sehr gefährlich, wenn man nicht weiss, wo der nächste Felsen knapp unter der Wasseroberfläche liegt. Cook verfügte über technischen Mittel, die es ihm erlaubten, mit Hilfe des Sonnenstandes und der genauen Zeit seine Position zu bestimmen und mit dem Kompass den Weg zu finden. Er zeichnete auf seiner Fahrt viele genaue Karten und nutzte zur Vermessung die damals modernsten Navigationsmittel: Den Sextanten den Kompass und Uhren.
2.3 Auftrag:
Wie kann man mit Hilfe von Sextant, Kompass und Uhr die Position bestimmen? Recherchiere zu den Möglichkeiten der Navigation und beschreibe die dabei verwendeten Geräte, ihre Funktion und ihr Zusammenspiel bei der Bestimmung der Position.
Quellen:
Kids.britannica.com: Encyclopaedia Britannica; Compass (Video)
Explainthatstuff.com: Chris Woodford; Compasses
Brighthubengineering.com: What is a chip log?
Wikipedia: Sandglasses - Importance in navigation
Robinsdocksideshop.com: How to use a Sextant (technical)
Wikipedia: Using a sextant (Animation)
Math.nus.edu.sg: Cross-staff
British Museum: Explore Time - Mechanical Time
... und mehr: Triangulation
Mit deinem selbst gebauten Sextanten kannst du die Höhe von Gebäuden, Bäumen und Bergen bestimmen. Das Gerät kann aber auch dazu genutzt werden, um Landschaften massstabgetreu auf einer Karte abzubilden. Die Methode dazu stammt aus der Zeit vor Kapitän Cook und nennt sich Triangulation. Für die Seefahrer war sie überlebenswichtig, weil man durch die Anwendung dieser Methode in den Karten exakte Küstenverläufe einzeichnen konnte. Doch wie geht das mit der Triangulation und kannst du das mit deinem Sextanten auch machen?
2.4 Auftrag:
Recherchiere und versuch dich selbst als KartenzeichnerIn.
Quellen:
Brightknowledge.org: Geomatics explained
Rei.com: Lindsay McIntosh-Tolle; How to Use a Compass
Dictionary.kids.net.au: Triangulation
Wikipedia: History of the Metre - International Prototype Metre
NPR.org: Joe Palca; How did the Meter get its Length?
und mehr: Wie weiss das Navigationsgerät wo du bist?
Du kennst das: Im Auto stellt man auf dem Navigationsgerät ein Ziel ein und eine Stimme und ein Bild mit Pfeilen weist den Weg zum Ziel. Woher weiss das Navi oder das Handy, wo du bist?
2.5 Auftrag:
Wie funktioniert Satellitennavigation? Schaue dir die Erklärungen in den Videos an und zeichne die dort erwähnten drei unsichtbaren Kreise auf einen Ballon (Erde) auf. Versuche, mit dem Ballon als Modell für die Erde, zu erklären, wie das geht.
Quellen:
Wikipedia: Types of Navigation Systems
ESA Kids: Satellite Navigation
BBC: Head Squeeze; How does my sat-nav really know where I am? (incl. video)
Explainthatstuff.com: Chris Woodford; Satellite Navigation
Sciencewithkids: GPS Facts
2.6 Auftrag:
Für die moderne Satellitennavigation braucht es keinen Sextanten und keinen Kompass mehr, aber möglichst genaue Uhren. Warum braucht es für GPS, oder das europäische System, das Galileo heisst, Atomuhren?
Quellen
Use the Sources in 2.5 and the following links:
ESA.int: The Importance of Measuring Time
ESA.int: How the Galileo Atomic Clocks Work
