Die Erde – nicht ganz kugelrund

Natürlich ist die Erde rund. Aber dass sie nicht exakt kugelrund ist, lässt sich mithilfe eines Akkuschraubers beweisen.

Unsere gute alte Erde ist zwar rund, aber nicht perfekt „kugelrund“. Dass sie etwas „platt“ ist, hat natürlich physikalische Ursachen. Die Erde ist kein starrer Körper, sondern wegen der enormen Hitze im Innern zu großen Teilen weich und plastisch verformbar. Durch die Rotation der Erde um ihre Drehachse zieht es das weiche Material des Erdinneren infolge der Fliehkraft etwas nach außen – und zwar am Äquator, der am weitesten von der Drehachse entfernt ist, am stärksten. Deswegen hat die Erde am Äquator einen Durchmesser von 12 756 Kilometer, von Pol zu Pol sind es 12 714 Kilometer (also 42 Kilometer weniger). Dies lässt sich in einem einfachen Mitmach-Experiment mit wenigen Materialien veranschaulichen.

Mit einem Akkuschrauber, einem Holzspieß und Papier lässt sich die Erdabflachung zeigen

Materialien

  • Holzspieß (ca. 12 cm lang)
  • 2 Streifen festeres Papier (120–160 g/m2, ca. 1,5 cm breit und lang wie eine DIN-A4-Seite)
  • Klebstoff
  • Locher
  • Lineal
  • Akkuschrauber

© Schülerforschungszentrum Südwürttemberg (SFZ)

© Schülerforschungszentrum Südwürttemberg (SFZ)

  1. Die Papierstreifen an den Enden lochen, jeweils die Mitte zwischen den Löchern mit einem Lineal ausmessen und markieren.
  2. Dann jeden Streifen einzeln zu einem Ring formen und so verkleben, dass die beiden Löcher eines Streifens jeweils übereinander liegen.
  3. Nun beide Ringe ineinander schieben und dabei Loch auf Loch legen. Den Holzspieß durch die Lochung der beiden Ringe stecken und gegenüber bei den Markierungen durch das Papier stechen.
  4. Die Ringe um 90° zueinander verdrehen (siehe Bilder) und auf der durchgestochenen Seite miteinander und mit dem Holzspieß verkleben.
  5. Nach dem Trocknen den Spieß in einen Akkuschrauber einspannen und erst langsam, dann immer schneller in Drehung versetzen.

Zur Didaktik

  • Am Beispiel der Abplattung der Erde entwickeln die Kinder Verständnis für das physikalische Phänomen der Zentrifugalkraft.
  • Die Kinder lernen, wie man genau beobachtet und dann logische Schlussfolgerungen zieht.

Verblüffen Sie Ihre Schüler*innen nach dem Versuch zur Erdabflachung mit einer Abbildung der „Kartoffelerde“

Im Erdmantel ist die Materie nicht gleichmäßig verteilt. Das hat zur Folge, dass in manchen Bereichen mehr Masse vorhanden ist als in anderen. Diese Masseunterschiede führen zu einer unterschiedlich starken Anziehungskraft an der Erdoberfläche, mit bizarren Folgen: So zieht die Erde das Meer an manchen Stellen stärker an. Das hat den Effekt, dass die Wasseroberfläche in einigen Bereichen der Weltmeere über hunderte Kilometer hinweg leichte (nicht sichtbare) „Dellen“ aufweist und andernorts „Wasserberge“ entstehen. Selbst Satelliten, die in großer Höhe die Erde umkreisen, werden von unserem Planeten mal stärker und mal schwächer angezogen. Der Effekt ist nur minimal, aber messbar. Übertrieben gesagt ist die Umlaufbahn eines Satelliten eine Achterbahn – rauf und runter! Weil man die Bahn von Satelliten mit ihrem „Auf“ und „Ab“ präzise vermessen hat, konnte man so auch die Variationen im Schwerefeld der Erde genau nachweisen. Daraus entstand diese Abbildung, die die Erde wie eine „Kartoffel“ darstellt – allerdings wirklich nur in vielfacher Überhöhung. Diese Darstellung ist vermutlich nur für etwas ältere Schülerinnen und Schüler verständlich.

Schwerefeld-Modell der Erde in stark übertriebener Form. © GFZ (A. Helm)

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