Antworten auf die dringlichen Fragen unserer Kinder


8. Dezember 2011

Wie erkläre ich meinem Kind Regenbögen und Himmelsverfärbungen?

Category: Physik – admin – 12:59

Die Frage nach der Entstehung eines Regenbogens und Verfaerbungen ist naheliegendEin ausgelassener Spaziergang im Hochsommer mit den Kindern. Plötzlich regnet es, klart aber schnell wieder auf. Sommerregen. Da taucht am Himmel ein Regenbogen auf und die vom Naturschauspiel begeisterten Kinder fragen verständlicherweise, wie dies zu Stande kommen kann. Sind die physikalischen Bedingungen zu schwer begreiflich für eine kurze Erklärung?

Physikalische Hintergründe des Regenbogens

Das Phänomen Regenbogen beschäftigt Jung und Alt. Die wissenschaftliche Erklärung dafür ist Brechung von Licht, welche dann entsteht, wenn der Beobachter eine Regenwand vor sich hat und die Sonne hinter sich. Die annähernd kugelförmigen Wassertropfen werden, je nach Wellenlänge, gebrochen und farblich zurückgespiegelt. Dafür verantwortlich ist das sogenannte elektromagnetische Spektrum, welches aus elektromagnetischer Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge besteht. Jeder Lichtstrahl, der von der Sonne ausgesandt wird, fällt auf eine andere Stelle der runden Regentropfen und wird in einem Kegel zurückgeworfen. Da das uns bekannte Sonnenlicht unterschiedliche Wellenlängen besitzt, die im Regentropfen auch verschieden stark gebrochen werden, kommen je nach Winkel andere Farben zu Stande. Bei hochstechender Sonne, die im Winkel von etwa 41° auf die Regentropfen prallt, entsteht der bunte Regenbogen. In einem Winkel von 42,4° dagegen rötliche Lichtfarbe und bei rund 40,7° blaues Licht.
Durch die Lichtspiegelung und -brechung entstehen Regenboegen und Wetterverfaerbigungen

Unverständliches verständlich machen

Um diesen Vorgang seinen Kindern nahelegen zu können, empfiehlt sich die Erklärung über ein Spektroskop, also ein optisches Gerät, mit dem Licht in sein Spektrum erlegt wird und visuell wahrgenommen werden kann. Prismenspektroskope können die Art und Weise, wie Licht zerlegt werden kann veranschaulichen. So wird den Kleinen schnell klar, dass das unsichtbare Sonnenlicht in Zusammenspiel mit den Regentropfen (die praktisch auch kleine Prismenspektroskope darstellen) sichtbar wird.

Bildmaterial: wikipedia.org

24. Oktober 2011

Wie erkläre ich meinem Kind, wieviele Tropfen bei Regen vom Himmel fallen?

Category: Natur,Physik – admin – 10:44

Mit einer Formel lässt sich die Anzahl der Regentropfen schätzen, sodass eine grobe Messung der Liter pro Millimeter getroffen werden kannEin nasser Tag mit den Kleinen; draußen regnet es und man verbringt den Nachmittag in der warmen Stube mit spannenden Hörspielen, Spielzeug und aufregenden Geschichten. Das Gesicht ans Fenster gepresst und die Wassermassen begutachtend fragen die Jüngsten dann, was wohl jedem schon einmal durch den Kopf gegangen ist: wieviele Tropfen fallen eigentlich vom Himmel, wenn es regnet?

Die Erklärung der Wolkenbildung

Über unseren Köpfen ist es umso kälter, je höher man aufsteigt. Wenn man aus einem sehr hoch fliegenden Flugzeug springen sollte, ist der Körper enormer Kälte ausgesetzt. Wenn nun Dampf aufsteigt, beispielsweise beim Kochen, gelangt dieser irgendwann in eine Höhe in der der Wasserdampf zu kleinen Eiskristallen wird. Dadurch entstehen Wolken und diese Wolken schweben durch Winde und Luftströmungen auf unserer Erde durch verschiedene Länder.

Wie schwer ist ein Regentropfen?

Wenn die Wolken in wärmere Gefilde wandern, schmelzen die Eiskristalle und die Schwerkraft führt zum Niederschlag – der uns bekannt Regen entsteht. Die Größe der Tropfen kann sich unterscheiden, bei Sprühregen haben sie einen Durchmesser von 0,5 Milimetern, je stärker der Regen ist, umso größer fallen die Tropfen aus. Man kann festhalten, dass im Durchschnitt 25.000 Regentropfen einen Liter Wasser ergeben.

Umrechnung der Regenmassen

In den Nachrichten wird meist von Niederschlagshöhe bei Angabe des Regenaufkommens gesprochen. Ein Millimeter Niederschlag entspricht dabei einem Liter Wasser pro Quadratmeter. Wenn nun also beispielsweise 20 mm Niederschlagshöhe angegeben werden, so regnet es 20 Liter Wasser pro Quadratmeter, ergo etwa 500.000 Wassertropfen pro Meter. Wenn man nun noch herausfindet, wie groß das Regengebiet ist, kann man die Anzahl der Tropfen herleiten.