Skip to content

Ist die Erde eine Kugel oder eine Scheibe?

Jedes Kind weiß, dass die Erde eine Kugel ist … oder? Und wie lässt sich das beweisen? Zum Beispiel mit einem einfachen Mitmach-Experiment, das ein Vorbild in der Antike hat.

Der griechische Gelehrte Eratosthenes bewies vor mehr als 2000 Jahren mit einem legendären Experiment, dass die Erde eine Kugel sein muss. Ihm war aufgefallen, dass die Sonne im Süden Ägyptens (in Assuan) zur Sommersonnenwende am 21. Juni mittags keinen Schatten warf. Weiter im Norden des Landes (in Alexandria) warf ein großer Obelisk aber zur gleichen Zeit sehr wohl einen (wenn auch nur kurzen) Schatten. Daraus folgerte er, dass die Erdoberfläche gekrümmt sein müsse – und aus der Schattenlänge und der Entfernung der beiden Orte berechnete er bereits den ungefähren Umfang der Erde.

Mit zwei Zahnstochern und einer Taschenlampe die Erdkrümmung erklären

Das Experiment stellt den historischen Versuch nach, indem der Schattenwurf von jeweils zwei Zahnstochern verglichen wird – einmal bei einer „Scheiben-Erde“ und einmal bei einer „Kugel-Erde“. Wenn Licht aus einer ausreichend großen Entfernung (in der Realität 150 Millionen Kilometer, im Experiment mindestens 50 cm) kommt, kann man sagen: Die Lichtstrahlen treffen parallel auf die Erde. Bei einer „Scheiben-Erde“ wäre die Position des Zahnstochers dann egal, er würde nirgends einen Schatten werfen. Nur die Kugelform der Erde führt dazu, dass der zweite Zahnstocher zur Richtung der Strahlen geneigt ist und daher einen Schatten wirft.

Hinweis: Dieses Experiment eignet sich eher für ältere Schüler*innen © Schülerforschungszentrum Südwürttemberg (SFZ)

 

Als Sonne dient eine Taschenlampe, die in mindestens (!) 50 cm Abstand genau über der Mitte des jeweiligen Erde-Modells platziert wird und es senkrecht von oben bescheint. Tipp: Wenn Sie zwei Taschenlampen zur Hand haben, können Sie beide Modelle parallel aufbauen und untersuchen. Die Taschenlampen kann man z.B. an einer Tischkante mit Klebeband befestigen und die Erde-Modelle darunter auf dem Boden platzieren.

Materialien

  • Styroporkugel für die „Kugel-Erde“ (12 cm Durchmesser)
  • dünne Styroporscheibe, kreisrund ausgeschnitten für die „Scheiben-Erde“ (ebenfalls 12 cm Durchmesser)
  • 4 Zahnstocher
  • Maßband oder Gliedermaßstab
  • Klebebandrolle, Glas o. Ä. (als Halter für die 
Kugel)
  • Schuhkarton o.Ä. (als Unterlage für die 
Styroporscheibe)
  • eine (besser zwei) helle Taschenlampe(n)

So werden „Kugel-Erde“ und „Scheiben-Erde“ vorbereitet

„Scheiben-Erde“: Stechen Sie zwei Zahnstocher jeweils senkrecht in die Styroporplatte, einen in der Mitte, einen 4 cm davon entfernt. Beide Zahnstocher müssen 2 cm aus der Platte herausragen. Der Schuhkarton kann dabei als Unterlage dienen.

„Kugel-Erde“: Stechen Sie den ersten Zahnstocher an einer beliebigen Stelle ein und den zweiten Zahnstocher 4 cm davon in Richtung eines Pols. Beide Zahnstocher müssen zum Mittelpunkt der Kugel zeigen (!) und wiederum je 2 cm aus der „Erde“ herausragen.

Dieses Experiment mit Schülerarbeitsblatt lässt sich in der 5./6. Klassenstufe in einer Einzel- oder Doppelstunde bearbeiten (je nach Vorbereitung, Wissenstand der Schülerinnen und Schüler, Einbindung in unterschiedliche Unterrichtsfächer usw.).

Auch der Erdumfang lässt sich mit dem Experiment berechnen

Überlegungen zur Berechnung des Erdumfangs: Ein Stab steht senkrecht zur Sonne, die sich im Zenit über ihm befindet. Der Winkel des zweiten Stabes (dessen Höhe bekannt ist) zu den Sonnenstrahlen und damit auch zum ersten Stab lässt sich aus der Länge des Schattens (graues Kreissegment) ermitteln. Wenn der Abstand der beiden Stäbe zueinander (rotes Kreissegment) bekannt ist, lässt sich daraus der volle Kreisumfang berechnen. Dies entspricht der Vorgehensweise von Eratosthenes.

© Schülerforschungszentrum Südwürttemberg (SFZ)

Das Experiment ist im Rahmen der Zusammenarbeit von DLRKlett 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

Beitrag teilen:

Facebook
Twitter
LinkedIn
Pinterest
XING
WhatsApp
Email

Ähnliche Beiträge

2
19. Mai, 2023
Der Unterricht der naturwissenschaftlichen Fächer verläuft häufig problemorientiert. Das bedeutet, es werden Problemlöseprozesse durchlaufen, in denen die Lernenden zunächst mit einer realen, authentischen oder konstruierten Problemsituation konfrontiert werden, aus der sich ein oder mehrere Fragestellungen ergeben, die für die Lernenden nicht auf Anhieb lösbar sind. Was sie aber leisten können, ist, auf der Basis ihres Vor- oder Alltagswissens Ideen, Vermutungen oder gar Hypothesen zur Fragestellung zu formulieren, diese dann durch Auswertung empirischer Daten zu prüfen und über die erhaltenen Ergebnisse die Fragestellung(en) zu beantworten.
MZ-01-23_Beitragsbild (1)
15. April, 2023
Der Klimawandel beschreibt die langfristigen Veränderungen von Faktoren wie der Temperatur, des Niederschlags und der Meeresströmungen. Er schreitet bedrohlich schnell voran, trifft vor allem besonders vulnerable Gruppen und betrifft uns alle. Längst ist von einer Klimakrise die Rede, die die Gesundheit, Sicherheit und Ernährung, ja die gesamte Existenz der Menschheit bedroht. Wir alle bekommen den Klimawandel im wahrsten Sinne des Wortes zu spüren. Laut Angaben des Weltklimarates IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) sind 3,3 bis 3,6 Milliarden Menschen auf der Welt „hochgradig gefährdet“.
MZ-01-23_Beitragsbild
14. April, 2023
Eine verlorene Schiffsladung ist nicht nur ein Ärgernis für die Reederei, in den meisten Fällen hat solch ein Ereignis zudem negative Folgen für die Umwelt. Im Januar 1992 gelangten durch einen Sturm etwa 28.800 Kunststofftiere ins Meer. Unter dem Namen „Friendly Floatees“ wurden sie weltbekannt und halfen der Wissenschaft, die windgetriebenen Oberflächenströmungen besser zu verstehen.
LE-Klett-Mint-Kampagne-Header-4-1920x1080px
Gesponserte Inhalte
5. April, 2023
In der Grundschule sollen die Schülerinnen und Schüler nicht nur Wissen erwerben, sondern vielmehr eine Reihe wichtiger Kernkompetenzen, die sie für ihren weiteren Bildungsweg und ihr folgendes Alltagsleben benötigen. Mit dem Lernkonzept SPIKE TM Essential von LEGO® Education gelingt es Lehrkräften leicht, spielerisch-entdeckendes Lernen in ihren Klassenzimmern zu fördern und den Kindern damit alle relevanten Fähigkeiten schnell und nachhaltig zu vermitteln.
A999jowd_35a2ga_8hg
16. März, 2023
In den letzten Jahren scheint der anthropogene Klimawandel unsere Gesellschaft zu spalten. Der notwendige wissenschaftliche Diskurs geht zwischen Straßenblockaden und Demonstrationen in einem Gemenge von Meinungen und politischer Stimmungs-mache unter. Das Verständnis naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung kann nicht nur dazu beitragen, Ursachen und Auswirkungen des Klimawandels nachzuvollziehen, sondern bildet auch die Grundlage für eine aktive und wissenschaftlich fundierte Beteiligung am Klimaschutz.
LE-Klett-Mint-Kampagne-Header-3-1920x1080px
Gesponserte Inhalte
8. März, 2023
Grundschülerinnen und -schüler begreifen Dinge schneller, wenn sie Erfahrungen und Erlebnisse aus ihrem eigenen Alltag mit dem neuen Lernstoff verbinden können. Dann macht das Lernen mehr Spaß und ergibt für die Kinder einen alltagsbezogenen Sinn. Mit den bekannten LEGO® Steinen aus dem Lernkonzept SPIKETM Essential von LEGO Education können sie die ihnen bekannte Welt in realitätsnahen Modellen nachbilden und die zugehörigen Aufgaben mit Alltagsbezug lösen.
ORP_TeachEconomy_Header1_20220422
Gesponserte Inhalte
17. Februar, 2023
Ob fachlich geprüfte Unterrichtseinheiten oder dazu passende digitale Ergänzungen – das umfangreiche und kostenlose Angebot www.teacheconomy.de bietet spannende, didaktisch aufbereitete Materialien für den Wirtschaftsunterricht. Auch dieses Jahr wird das Teach Economy Team wieder mit einem Stand auf der didacta in Stuttgart vor Ort sein. Schauen Sie mal vorbei!
LE-Klett-Mint-Kampagne-Header-2-1920x1080px
Gesponserte Inhalte
13. Februar, 2023
Mit dem handlungsorientierten Lernkonzept SPIKE TM Essential von LEGO® Education können Sie Grundschulkindern elementare Aspekte der informatischen Bildung vermitteln, die für ein Verständnis der digitalen Welt immer wichtiger wird. In spannenden Unterrichtseinheiten, die auf die Lehrpläne abgestimmt sind, lernen die Kinder spielerisch die Grundlagen der Programmierung kennen und erwerben wichtige übergreifende, interdisziplinäre Fähigkeiten. Probieren Sie es auf der didacta bei Klett MINT selbst aus!
Programmieren Lego
Gesponserte Inhalte
23. Januar, 2023
Wer keinerlei Erfahrung mit digitalem Unterricht hat, der möchte das Thema oft gar nicht aufgreifen. Aber mit dem handlungsorientierten Lernkonzept SPIKE TM Essential von LEGO® Education gelingt es spielend leicht, Grundschulkindern der Klassen 1 bis 4 die Grundprinzipien des Programmierens beizubringen.
Waerme
23. Januar, 2023
Mithilfe von Thermografie- oder Wärmebildkameras lässt sich die für unsere optische Wahrnehmung nicht erfassbare Infrarotstrahlung detektieren und sichtbar machen. Die von verschiedenen Gegenständen oder Lebewesen emittierte Wärmestrahlung wird durch die Programmierung der Kamera so umgerechnet, dass sogenannte Falschfarbenwärmebilder entstehen. Unterrichtliche Erfahrungen zeigen, dass Lernende diese Farbcodierung zumeist intuitiv verstehen.
Citizen Science © Gesine Born
5. Januar, 2023
Pinguine in der Antarktis zählen, Galaxietypen identifizieren oder Tiere der Serengeti bestimmen – Citizen Science bietet vielfältige Möglichkeiten zum Mitforschen für Schüler*innen.
2022_11_24_Schulmatrial EO Banner_ohne Text und Logo
Gesponserte Inhalte
1. Dezember, 2022
Das Schulmaterial der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR und Klett MINT erklärt anschaulich, wie Erdbeobachtung funktioniert und welchen Nutzen der Blick von oben für uns auf der Erde hat.