Die Entwicklung der Erde auf 46 Metern
„Am Anfang war die Erde wüst und leer“ – so schrieben es vor Tausenden von Jahren die Menschen des Nahen Ostens in der Genesis auf. Naturwissenschaftler formulieren es heute so: Vor ca. 4,6 Milliarden Jahren entstand unser Sonnensystem – und damit die Erde – aus einer Gas- und Staubwolke. Die Zeitspannen seit Entstehung der Erde sind gewaltig und auch für Erwachsene kaum vorstellbar. Wir schlagen deswegen ein Mitmach-Experiment vor, das die Entwicklung der Erde anhand eines Zeitstrahls verdeutlicht … der immerhin auch noch 46 m lang ist.
Ein Zeitstrahl verdeutlicht die Entwicklung der Erde
Die Umsetzung in Form eines Zeitstrahls hilft, die verschiedenen Ereignisse einzuordnen. Allerdings brauchen Sie dafür eine lange Strecke, da wir eine ungewöhnliche und für die Kinder sicher spannende Umsetzung vorschlagen, nämlich auf dem Sportplatz oder auf dem Schulhof, falls er groß genug ist. Denn für eine Darstellung von 4,6 Milliarden Jahren sollten Sie 46 Meter als Länge des Zeitstrahls wählen. Alternativ können Sie das auch als „Wandzeitung“ auf einer langen Papierrolle umsetzen (Zeitungsverlage geben solche Rollenreste oft gratis ab). Dann sollten Sie eine Papierfahne von 4,6 Meter Länge wählen und die unten gemachten Entfernungsangaben entsprechend verkleinern.
Die unter der nächsten Überschrift „Meilensteine auf dem Zeitstrahl“ genannten Ereignisse werden an den entsprechenden Stellen des Zeitstrahls besprochen, wobei die Kinder vorab „Zeittafeln“ zu wichtigen Ereignissen vorbereiten, die immer mit einem Kurztext (Überschrift) und einem gemalten Bild illustriert sind.
Hinweis: Viele der „Meilensteine“ des nachfolgend beschriebenen Zeitstrahls stellen in Wirklichkeit langfristige Prozesse (Vulkanismus, Kontinentaldrift etc.) dar, die sich über Jahrmillionen erstreckten und noch andauern. Um sie dennoch wenigstens grob einordnen zu können, haben wir einige Anhaltspunkte gegeben und sie entsprechend auf dem Zeitstrahl verortet.
Den Kindern können Sie zur Unterstützung ein Arbeitsblatt zur Hand geben.
Arbeitsblatt
Meilensteine auf dem Zeitstrahl
Start – 46 Meter von „heute“ entfernt
Vor ca. 4,6 Milliarden Jahren:
Entstehung unseres Sonnensystems
Die Sonne, das Sonnensystem und damit die Erde
– genauer: die „Proto-Erde“ – entstehen aus einer Gas- und Staubwolke. Wenn man sehr genau sein will, kann man die Entstehung der Erde etwa 20 bis 50 Zentimeter von der Sonne entfernt markieren, denn es dauerte etwa 20 bis 50 Millionen Jahre, bis sich die Planeten gebildet hatten.
1 Meter vom Start – 45 Meter von „heute“ entfernt
Vor ca. 4,5 Milliarden Jahren:
Entstehung des Mondes
Ein anderer Himmelskörper stößt mit der Erde zusammen und schlägt Material aus ihr heraus, das sich mit den Überresten des Einschlagskörpers zusammen zum Mond formt.
6 Meter vom Start – 40 Meter von „heute“ entfernt
Vor ca. 4 Milliarden Jahren:
Vulkane und Ozeane
Vulkanismus und andere geologische Aktivitäten setzen ein. Wo die Gesteinskruste nicht zu heiß ist, entstehen die ersten Ozeane. Zu den Vulkanen gehören auch solche, die in der Tiefe der Meere brodeln, die sogenannten „Black Smoker“. Sie könnten mit ihren besonderen Umgebungsbedingungen eine Rolle bei der Entstehung des Lebens gespielt haben.
8 bis 16 Meter vom Start – 38 bis 30 Meter von „heute“ entfernt
Vor ca. 3,8 bis 3 Milliarden Jahren:
Entstehung des Lebens
Erste Einzeller entstehen. Über den genaueren Zeitraum besteht aus naturwissenschaftlicher Sicht ebenso Unklarheit wie über die Frage, wie genau sich das Leben bilden konnte.
26 Meter vom Start – 20 Meter von „heute“ entfernt
Vor ca. 2 Milliarden Jahren:
Immer mehr Sauerstoff in der Atmosphäre
Die Atmosphäre wird immer mehr mit Sauerstoff angereichert, und zwar durch Bakterien und Algen.
41 Meter vom Start – noch 5 Meter bis „heute“
Vor ca. 500 Millionen Jahren:
Viele Tier- und Pflanzenarten entwickeln sich
Während weniger Jahrmillionen entstehen viele Tierarten – man nennt dies die „kambrische Explosion“, die eine Folge der erhöhten Sauerstoffkonzentration ist. Im Gegenzug wird der Atmosphäre zugleich viel Kohlenstoff aus dem Kohlenstoffdioxid entzogen und in den Kalk-Skeletten von Billionen Kleinstlebewesen „eingebaut“. Durch den Stoffwechsel der Pflanzen, die Photosynthese, gelangt weiterer Sauerstoff in die Atmosphäre.
45 Meter vom Start – noch 1 Meter bis „heute“
Vor ca. 100 Millionen Jahren:
Die Kontinente „wandern“ über die Erde
Der große Urkontinent „Pangäa“ bricht auseinander, Afrika und Südamerika trennen sich.
45 Meter und 35 Zentimeter vom Start – nur noch 65 Zentimeter bis „heute“
Vor ca. 65 Millionen Jahren:
Die Dinosaurier sterben aus
Ein über 10 Kilometer großer Asteroid trifft die Erde. Der Einschlag führt in der weiteren Umgebung zu verheerenden Katastrophen (Stürme durch Druckwellen, Brände, Tsunamis). Die Wolke aus Staub und Asche umhüllt für viele Jahre die ganze Erde und sorgt für eine globale Abkühlung. Die Saurier und viele andere Arten sterben aus. (Auch starker Vulkanismus wird von einigen Wissenschaftlern für das Artensterben verantwortlich gemacht.) Nun erobern die Säugetiere das Land: zunächst mausgroße Nagetiere, dann auch größere Vierbeiner.
45 Meter und 90 bis 97 Zentimeter vom Start – nur noch 10 bis 3 Zentimeter bis „heute“
Vor ca. 10 bis 3 Millionen Jahren:
Erste Vor- und Frühmenschen
Erste Vor- und Frühmenschen entwickeln sich im Zuge der Evolution: Berühmte Funde sind u. a. das Skelett von „Lucy“ (3,2 Millionen Jahre alt) in Äthiopien und die Fußspuren von Laetoli (Tansania), die sich in erkaltetem Lavagestein erhalten haben und einen „aufrechten Gang“ anzeigen.
45 Meter, 99 Zentimeter und 9 Millimeter vom Start – nur noch 1 Millimeter bis „heute“
Vor ca. 100000 Jahren:
Erste Menschen
Der „Homo Sapiens“, der moderne Mensch, ist da.
Am Ende des Zeitstrahls sind Sie – nach einer hoffentlich spannenden Zeitreise – mit den Kindern in der Gegenwart angekommen.
Vorbereitung und Durchführung des Mitmach-Experiments
Materialien
- aufstellbare Fahnen oder andere gut sichtbare Markierungen
- langes Maßband (Sportunterricht) und Kreide
- Zeittafeln mit Überschriften (diese ergeben sich aus den 10 fett gedruckten Überschriften im Abschnitt „Meilensteine auf dem Zeitstrahl“)
- DIN-A3-Papier oder Pappe (für die von den Kindern vorab gemalten Bilder)
- Mal-Utensilien, Schere und Kleber (für die Zeittafeln)
Durchführung
- Bereiten Sie das Mitmach-Experiment vor, indem Sie mit den Kindern die Entwicklungsgeschichte der Erde anhand der unter „Meilensteine auf dem Zeitstrahl“ genannten Meilensteine besprechen.
- Verteilen Sie dann an die Kinder die Aufgabe, in kleinen Gruppen die Zeittafeln anzufertigen. Dabei malen die Kinder Symbolbilder zu den entsprechenden Überschriften („Entstehung der Erde“, „Entstehung des Mondes“ etc.) auf ein größeres Stück Papier oder Pappe/Karton (DIN A3).
- Jetzt geht es nach draußen – auf die Zeitreise! Markieren Sie eine 46 Meter lange Strecke (etwa mit Fahnen oder anderen sichtbaren Markierungen). Diese 46 Meter entsprechen 4,6 Milliarden Jahren.Es gilt also:
40 Meter = 4 Milliarden Jahre
10 Meter = 1 Milliarde Jahre
1 Meter = 100 Millionen Jahre
1 Zentimeter = 1 Million Jahre
1 Millimeter = 100000 Jahre - Starten Sie mit der „Entstehung der Erde“, und gehen Sie chronologisch die Strecke ab. An den entsprechenden Positionen platzieren die Kinder ihre Zeittafeln zu den jeweiligen „Meilensteinen“.
Wir sind alle Sternenkinder
Während die Kinder die Zeittafeln vorbereiten, können Sie ihnen erzählen, warum wir alle aus „Sternenstaub“ bestehen …
Die einzelnen Atome, aus denen unser Körper zusammengesetzt ist, waren einmal im Innern von Sonnen. Wie das? – Anfangs befanden sich im Universum – sehr vereinfacht dargestellt – nur Wasserstoff und Helium. Die schwereren Elemente bildeten sich erst im Innern der Sterne, wo sie unter enormem Druck und großer Hitze „gebacken“ wurden (es handelt sich dabei um Prozesse der Kernfusion, also der Verschmelzung von Atomkernen). Am Ende seiner „Lebenszeit“ setzt ein Stern diese in seinem Innern entstandene Materie frei – und zwar auf dramatische Weise: Wenn er all seinen Wasserstoff (den „Brennstoff“ aller Sterne) verbraucht hat, gerät das Kräftegleichgewicht in ihm aus der Balance, und der Stern kollabiert unter seiner eigenen Anziehungskraft. Diese Massekonzentration wiederum erhöht den Druck derart, dass es bei Sternen ab einer gewissen Größe zu einer gewaltigen Explosion kommt. Dabei werden Gas- und Staubpartikel in die Umgebung geschleudert, die sich anschließend über Jahrmillionen wieder anziehen und schließlich neue Sterne der nächsten Generation formen. Nach und nach entstehen dabei auch die chemischen Elemente, aus denen der menschliche Körper besteht. In gewisser Weise sind wir also alle „Sternenkinder“.
Die Überreste eines explodierten Sterns. Aus solchen Gas- und Staubwolken bilden sich anschließend neue Sonnen. © NASA, ESA/J. Hester and A. Loll (Arizona State University)
Das Experiment ist im Rahmen der Zusammenarbeit von DLR, Klett MINT und dem SFZ entstanden. Das DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) mit Sitz in Köln hat zusammen mit Klett MINT und dem SFZ (Schülerforschungszentrum Südwürttemberg) bereits einige Themenhefte entwickelt und herausgegeben, darunter eines mit dem Titel „Erde und Mond“. Hier finden Sie weitere spannende Mitmach-Experimente. Das Heft können Sie kostenlos unter folgendem Link bestellen: www.mint-zirkel.de/dlr
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