Gewerbliche, Ernährungs- und Sozialwissenschaftliche Schule Sigmaringen

 

 

Comenius: Schüler in verschiedenen europäischen Ländern messen die Solarkonstante

Naturwissenschaften, Kultur und Wirtschaft - werden sie zusammen als gestaltende Kräfte die Zukunft Europas effektiv und nachhaltig managen? Mit dieser Frage beschäftigen sich Schüler aus zwölf europäischen Ländern beim Comenius-Projekt der Europäischen Union.

 

Mit zwei Versuchen wollen Schülerinnen und Schüler des Technischen Gymnasiums einen Beitrag zu dieser Frage leisten. Im Physikunterricht messen die TGler die Solarkonstante, die angibt, welche Energiemenge die Sonne pro Zeit auf einen Quadratmeter Erdoberfläche einstrahlt. Dieser Wert ist die Basis für jegliche Nutzung der Sonnenenergie.

 

 

Nico Schlachter überreicht der spanischen Lehrerin das Bolometer.

Dazu wird ein Aluminiumzylinder in einem Papprohr, ein sogenanntes Bolometer, mit der geschwärzten Oberfläche nach der Sonne ausgerichtet. Die Zunahme der Temperatur des Aluminiumzylinders wird immer nach ½ Minute gemessen. Durch die Auswertung eines Diagrammes und einer kleinen Rechnung erhält man schließlich die während der Erwärmung in den Zylinder geflossene Energie. Rechnet man diesen Energiestrom auf eine Quadratmeter hoch, erhält man die Solarkonstante. Das ist ein Versuch, der  im Rahmen des Physiklabors durchführt wird, die Messung erfolgt im Schulhof, natürlich bei strahlendem Sonnenschein. Zum Vergleich wird über die Länge eines Schattens die Höhe der Sonne über dem Horizont gemessen.   

Im Rahmen des Comeniusprojektes soll die Solarkonstante in verschiedenen Ländern gemessen werden. Ein Vergleich und eine Hochrechnung mit der jährlichen Sonnenscheindauer in den verschiedenen Ländern kann zeigen, dass die Jahresleistung der Sonne unterschiedlich ist. Die Möglichkeiten zur Nutzung der Sonnenenergie, wird je nach Land verschieden sein.

Bei der Studienfahrt der JS 2 TM nach Barcelona nutzten die Schüler die Gelegenheit eines Treffens in der Comenius-Partnerschule, um eines der Bolometer direkt zu übergeben werden.

JS 1 TM mit den spanischen Schülerinnen und Schülern.

 

Mit einem zweiten Experiment soll das etwas näher durchleuchtet werden, was mit dem Begriff Wachstum verbunden ist. Die Schüler messen in den verschiedenen Ländern das Längenwachstum eines Blattes an einem Baum. Dazu markiert man im Frühling ein oder auch mehrere Blätter an einem Baum, z.B. mit einem Wollfaden. Die Lage des Blattes wird dann jeden Tag,  z.B. mit einem Messschieber gemessen. Zusätzlich notiert man die Temperatur an dem Tag und schreibt auf, wie das Wetter war. Zur Auswertung trägt man in einem Diagramm die Länge des Blattes und die Temperatur über der Zeit auf.  Das Diagramm ergibt eine Art  S- Kurve, das Längenwachstum eines Blattes kommt an ein oberes Ende, man spricht von einer Sättigung. Mathematisch aufwändiger, aber in der Oberstufe machbar, wäre auch eine mathematische Nachbildung der Kurve. Dazu müsste man eine  Reproduktionsrate vorgeben und eine obere Grenze festlegen, welche das natürliche Wachstum offenbar hat.   

Vergleicht man dann die Wachstumskurven aus den verschiedenen Ländern, dann müsste sich ergeben, dass die Wachstumszeiten, je nach Standort unterschiedlich sind. Es könnte überprüft werden, ob die Wachstumsphase in den nördlicheren Ländern tatsächlich kürzer und wegen der längeren Sonnenscheindauer in den Sommermonaten, dafür intensiver ist.  

Das Experiment selbst ist sehr einfach, es ergibt aber für die Schüler eine nachhaltige Vorstellung von dem, was mit dem Begriff Wachstum gemeint ist.  Ein unbegrenztes Wachstum gibt es in der Natur offenbar nur in Sonderfällen, z.B. bei Gärprozessen, dabei sterben die Bakterien nach Abschluss der Gärung ab oder eben auch bei Krebszellen.

Der Quervergleich zwischen den einzelnen Ländern macht unterschiedliche klimatische Verhältnisse bewusst und das einfache Experiment könnte zu interessanten Diskussionen über das Wachstum führen.