Arbeitsblatt: Offene Lernumgebung Gezeiten

Lernumgebung Die Gezeiten Lernziele: In dieser Lernumgebung erfährst du Folgendes: Grundanforderungen: Du weisst, was Ebbe und Flut sind Du erfährst, wie oft diese Auftreten und weshalb Du kannst anhand eines Experimentes erklären, wieso diese in verschiedenen Regionen verschieden intensiv ausfallen Du entdeckst was Springtide und Nipptide sind Du repetierst einige Kräfte Erweitert: Du verstehst, dass die Sonne mit Springtide und Nipptide zu tun hat Du kannst jemandem die Gezeiten erklären Du kannst dir weitere Gedanken zu den Gezeiten machen Was sind Gezeiten? Obwohl die Gezeiten in der Schweiz, einem Binnenland, eventuell nicht alltäglich sind für dich, bist du ihnen oder deren Begriffen bestimmt schon einmal begegnet. Bestimmt warst du schon im Strandurlaub, dort bist du mit deiner Familie an den Strand und hast in sicherer Distanz zu den Wellen begonnen, eine schöne Sandburg zu bauen. Je grösser die Burg wird und je länger du daran baust, Abbildung 1: Eine Sandburg der Flut ausgesetzt umso näher scheinen die Wellen aber zu kommen. Bis dann irgendwann eine grosse Welle deine schöne Burg überrollt. Wie war das nur möglich, nachdem du die Burg absichtlich in sicherer Distanz vom Meer gebaut hast? Du hast Bekanntschaft mit der Flut gemacht.Vielleicht warst du auch schon einmal in einer Hafenstadt und hast ein solches Bild wie auf Abbildung 9 vorgefunden oder die Ebbe sogar miterlebt. Falls du dich lange genug dort aufgehalten und dich gut geachtet hast, hast du das Wasser vielleicht auch, nach einigen Stunden, wieder zurückkommen sehen. Diese Tatsache ist sehr Abbildung 2: Der Hafen Port de Saint-Martin-de-Ré bei wichtig im weiteren Verlauf des Kapitels. Ebbe, auf der Île de Ré an der französischen Atlantikküste Seite 1 von 5 A1: Setze dich mit einem bis maximal drei weiteren deiner Mitschüler/innen zusammen und besprecht die folgenden Punkte. Gestaltet ein Mindmap dazu: a) Was sind Ebbe und Flut? b) Wo seid ihr diesen Naturphänomenen schon einmal begegnet oder habt davon gehört? Du wirst in der gleichen Gruppe weiterarbeiten, bis von der Lehrperson anders instruiert. Wie kommen Ebbe und Flut zustande? Enttäuscht siehst du zu, wie der letzte Turm deiner Burg im Wasser zerfällt, weil es unmöglich war, die Wellen aufzuhalten. Wenn du dann jemanden fragst, weshalb das passiert ist, erhältst du womöglich folgende Antwort: „Die Flut ist gekommen, das ist wegen dem Mond, der zieht das Wasser an. Das macht schon Sinn, der Mond wird ja bald aufgehen und der wirkt nur klein, weil er so weit weg ist. Ausserdem hast du in der Schule gelernt, dass eine Masse immer eine Gegenkraft auf eine andere Masse ausübt. Wenn also die Erde den Mond anzieht, dann zieht der Mond das Wasser (das auf der Erde ist) an. Oder? Abbildung 3: Darstellung der Wasseranziehung auf der Erde (E) durch den Mond (M). Der Mond zieht das Wasser bei Punkt an, was dort zur Flut führt, deshalb herrscht auf der anderen Seite der Erde (B) dann Ebbe. Der rote Pfeil zeigt die wirkende Kraft an. A2: Besprich nun mit deiner Gruppe, was an der Abbildung 3 nicht so ganz stimmig ist. Lest vielleicht den Text zu den Gezeiten nochmals aufmerksam durch. a) Was an Abbildung 3 stimmt nicht mit dem Text zum Hafen überein? Tipp: Geht davon aus ihr seid an Punkt in diesem Hafen b) Macht euch Notizen und eventuell auch Skizzen. Falls ihr euch einig und sicher seid, die Lösung gefunden zu haben, streckt auf. Zwischenstopp: Du bist auf einem super Weg. Bereits jetzt verstehst du mehr von Flut und Ebbe als einige Erwachsene es tun! Bereit mehr zu erfahren? Weiter gehts A3: Lies den Text auf der folgenden Seite und markiere wichtige Stellen mit einem Leuchtstift. Diskutiere dann mit deiner Gruppe, ob ihr alle, alles verstanden habt. Falls nicht meldet euch bei der Lehrperson. Seite 2 von 5 Weshalb treten Flut und Ebbe abwechselnd auf? Tatsächlich ist es so, dass auf der Erde zwei Flutberge und zwei Fluttäler gleichzeitig vorkommen. Ansonsten könntest du im Hafen nicht am selben Tag Ebbe und Flut beobachten. Um zu erklären, wie das sein kann, wird es etwas technisch: Wie du weisst, dreht sich der Mond um die Erde. Wusstest du aber auch, dass die Erde sich gleichzeitig um den Mond dreht? Oder präziser, dass sich Erde und Mond um ein gemeinsames Zentrum drehen. Abbildung 4: Die Erde hat 2 Flutberge Dieses Zentrum heisst Baryzentrum. Da die Erde einen zum Mond gerichtet und einen 81 Mal mehr Masse hat als der Mond, ist dieses auf der gegenüber liegenden Seite Zentrum viel näher bei der Erde, um genau zu sein (das Wasser ist hellgrün markiert.) zirka 1800km unter der Erdoberfläche. Das sorgt dafür, dass der Mond sich um die Erde dreht, während die Erde einen viel kleineren Kreis vollführt, wobei sie aussieht als würde sie taumeln. Das ist vergleichbar mit einem Hammerwerfer: Abbildungen 5 und 6: Während der Hammerwerfer seinen „Hammer irgendwann loslässt und dann aufhört zu taumeln, lässt die Erde ihren Hammer, den Mond, nie los und taumelt deshalb immer weiter. Zu sehen sind links die Positionen des Mondes (P1 – P3) und das Massezentrum zur jeweiligen Position (M1 – M3), weil die Erde taumelt, sowie grün, das Baryzentrum von Erde und Mond. A4: Diskutiere mit deiner Gruppe die Kräfte, welche auf den Hammerwerfer wirken. a) Skizziert in eurem Arbeitsheft den Hammerwerfer und seinen Hammer und zeichnet die wirkenden Kräfte ein. Tipp1: Zeichnet den Hammerwerfer als grossen Massepunkt und seinen Hammer als kleineren Massepunkt. Tipp2: Sucht nicht zu weit nach einer möglichen Antwort, ihr kennt diese Kräfte bereits! b) Welche Gemeinsamkeiten erkennt ihr zwischen eurer Skizze und Abbildung 5? Schreibt diese auf. Seite 3 von 5 A5: Vergleiche nun mit deiner Gruppe die Situation in A4 mit der Erde und dem Mond. a) Welche Kräfte müssen dann folglich an der Erde wirken und wo? b) Versucht anhand eurer Erkenntnisse zu erklären, weshalb zwei Flutberge entstehen c) Wie oft und in welchen zeitlichen Abständen herrschen demnach Flut und Ebbe an derselben Stelle? d) Weshalb tun sie das? Unterschiedliche Stärke der Gezeiten Wie kommt es, dass bei Ebbe und Flut, während in der Fundy-Bucht in Kanada an der Atlantikküste, der Tidenhub (der Unterschied zwischen tiefstem und höchstem Wasserstand) bis zu 16 Meter beträgt und im Mittelmeer Differenzen von gerade einmal 0.2 bis 0.4 Meter bestehen? Generell sind die Gezeiten an keinem Ort der Welt gleich. Wir befassen uns aber mit einer Ursache, welche sich in einem einfachen Experiment veranschaulichen lässt. A6: Nimm mit deiner Gruppe eines der Plastikbecken und ein paar der Steine. Verteilt die Steine so im Becken, dass ihr ein paar Inseln, Ecken und Kanten habt und mindestens eine Engstelle zwischen zwei grossen Steinen. Diese Steine sind eure Landflächen. Nun füllt das Becken soweit mit Wasser, dass auch der kleinste Stein noch um etwa zwei Zentimeter nicht bedeckt ist. Abbildungen 7 und 8: So sollte eure Kiste aussehen von Oben und von der Seite a) Hebt das Becken nun an einem Ende vorsichtig und langsam bis auf etwa zehn Zentimeter an. b) Was könnt ihr beobachten? c) Wiederholt das Experiment einige Male und schreibt auf, wo und weshalb „Flut und Ebbe am stärksten wirken. d) Wendet eure Überlegungen nun für die Erde und deren Kontinente an Tipp: Die Weltmeere sind auch einfach Becken und die Kontinente und Inseln Steine e) Wenn alle soweit sind, werdet ihr der Klasse während zwei bis drei Minuten euer Experiment präsentieren und eure Erkenntnisse mitteilen Was sind Springtide und Nipptide? Es gibt nicht nur „normale Flut und Ebbe, welche schon überall verschieden stark auftreten, sondern zirka alle 7 Tage wechseln sich eine besonders starke und eine besonders schwache Flut ab. Die Flut, welche dann deutlich stärker auftritt, nennt man Springflut und jene die abgeschwächt auftritt, nennt man Nippflut. Seite 4 von 5 A7: Bisher ging es immer um die Erde und den Mond und gigantische Kräfte zwischen ihnen. Überlegt euch, welcher dritte „Mitspieler massiv genug sein könnte, um die Flut zu verstärken oder abzuschwächen. a) Wer ist der/die dritte Mitspieler/in im System? b) Wieso kann diese/r die Gezeiten beeinflussen? Tipp: Wir suchen nicht nach irdischen Faktoren, wie zum Beispiel einem Sturm A8: Die Gezeiten sind ein sehr kompliziertes Thema. Du und deine Gruppe seid aber sehr weit gekommen. Löst zum Schluss folgendes: a) Überlegt euch, wie ihr auf zirka ein bis zwei A4-Seiten einen Theoriehefteintrag gestalten würdet und teilt eure Idee der Lehrperson mit b) Wagt einen Ausblick, wo Gezeiten sonst noch auftreten können. Die Kräfte sind nämlich die gleichen wie in diesem Beispiel. Tipp: Wir suchen wiederum nicht nach irdischen Beispielen c) Fasst das Thema der Gezeiten noch einmal mündlich zusammen A9: Diese Aufgabe löst du alleine. Halte im Arbeitsheft folgendes fest: a) Hast du alles verstanden? b) Wie ist es dir ergangen während dem Bearbeiten der Aufgaben? c) Was würdest du nächstes Mal anders machen? Was würdest du dir wünschen? Kannst du zukünftig auf dem heute Erlernten aufbauen? Abbildung 9: Gezeitenwelle in der Fundy-Bucht in Kanada. Schlusswort: Viele Leute unterschätzen die Gefahr, welche von den Gezeitenwellen ausgehen kann. Immer wieder kommt es weltweit auch zu Todesopfern, weil die Leute unachtsam sind. Vor allem an Orten wie zum Beispiel der deutschen Nordsee (genannt auch Mordsee), insbesondere im Wattenmeer, gibt es sehr ausgedehnte und flache „Strandareale. Ein Spaziergang zu weit raus, vom sicheren, höher gelegenen Festland kann schnell gefährlich werden, wenn man sich der Gezeiten nicht bewusst ist. Bis man merkt, dass die Flut einsetzt, ist es oft zu spät. Abbildung 10: Warntafel in einer Bucht in Grossbritannien Seite 5 von 5