Der bereits erstellte Lehrtext deckt die Kernkonzepte sehr gut ab. Zur weiteren Vertiefung und um spezifische Aspekte aus den Originalunterlagen noch präziser abzubilden, folgen hier einige Ergänzungen:
Um die Auswirkungen der Erdrevolution und Achsenneigung noch klarer zu verstehen, ist eine direkte Gegenüberstellung der Phänomene zu den vier Hauptdaten des Jahres hilfreich. Die folgende Tabelle fasst die Informationen zusammen, wie sie ähnlich im "Arbeitsdossier - Woche 6" auf Seite 3 dargestellt sind:
| Geografische Breite | 21.03. (Frühling NHK) | 21.06. (Sommer NHK) | 23.09. (Herbst NHK) | 21.12. (Winter NHK) |
|---|---|---|---|---|
| Nördl. Polarkreis (66,5° N) | Tag/Nacht ~12h | Polartag (24h Sonne) | Tag/Nacht ~12h | Polarnacht (24h dunkel) |
| Nördl. Wendekreis (23,5° N) | Tag/Nacht ~12h | Längster Tag, Sonne im Zenit | Tag/Nacht ~12h | Kürzester Tag |
| Äquator (0°) | Tag/Nacht ~12h, Sonne im Zenit | Tag/Nacht ~12h | Tag/Nacht ~12h, Sonne im Zenit | Tag/Nacht ~12h |
| Südl. Wendekreis (23,5° S) | Tag/Nacht ~12h | Kürzester Tag | Tag/Nacht ~12h | Längster Tag, Sonne im Zenit |
| Südl. Polarkreis (66,5° S) | Tag/Nacht ~12h | Polarnacht (24h dunkel) | Tag/Nacht ~12h | Polartag (24h Sonne) |
Diese Tabelle ist eine Aufbereitung der Daten, die aus den schematischen Darstellungen im "Arbeitsdossier - Woche 6", Seite 3, und "Revolution der Erde und ihre Folgen", Seiten 3-7, hervorgehen.
Der Mond leuchtet nicht von selbst, sondern wird von der Sonne angestrahlt. Die Mondphasen (Neumond, zunehmender Mond, Vollmond, abnehmender Mond) entstehen dadurch, dass wir von der Erde aus unterschiedliche Teile der beleuchteten Mondhälfte sehen, während der Mond um die Erde kreist. Bei Neumond steht der Mond zwischen Erde und Sonne, und die uns zugewandte Seite ist unbeleuchtet. Bei Vollmond steht die Erde zwischen Sonne und Mond, und wir sehen die voll beleuchtete Mondseite.
Obwohl im Haupttext nicht detailliert ausgeführt, wird das Verständnis der Mondphasen in der Kompetenzliste (Punkt 6) unter "Erde als Himmelskörper" als relevant genannt.
Um das Gelernte anzuwenden, betrachten wir einige spezifische Aufgabenstellungen:
Prüfungsfrage (basierend auf Arbeitsdossier Woche 6, S.5, Aussage g): Die gestrichelte Linie nördlich des Äquators (gemeint ist der nördliche Wendekreis) weist die Besonderheit auf, dass dort die Sonne am 21.12. mittags senkrecht steht.
Antwort einer gut vorbereiteten Schülerin: Diese Aussage ist falsch. Am 21. Dezember (Wintersonnenwende der Nordhalbkugel) steht die Sonne mittags am südlichen Wendekreis (23,5° S) senkrecht im Zenit. Am nördlichen Wendekreis (23,5° N) steht die Sonne am 21. Juni (Sommersonnenwende der Nordhalbkugel) mittags im Zenit.
Prüfungsfrage (basierend auf Arbeitsdossier Woche 6, S.5, Aussage h): Am 21.6. ist die mittägliche Sonnenhöhe bei uns in der Schweiz grösser (und damit die Temperatur höher) als am 21.12. in Sydney.
Antwort einer gut vorbereiteten Schülerin: Diese Aussage ist falsch. Am 21. Juni ist auf der Nordhalbkugel (und somit in der Schweiz) Sommeranfang, und die Sonne erreicht hier ihren höchsten Stand des Jahres. Sydney liegt jedoch auf der Südhalbkugel. Dort ist am 21. Juni Winteranfang, die Sonne steht tief. Am 21. Dezember hingegen ist in Sydney Sommeranfang, und die Sonne erreicht dort ihren Höchststand. Die mittägliche Sonnenhöhe und damit potenziell die Temperatur wird am 21. Dezember in Sydney (Sommer) deutlich höher sein als am 21. Juni in der Schweiz (Sommer), da Sydney näher am dann aktuellen Zenitstand der Sonne (südlicher Wendekreis) liegt als die Schweiz am 21. Juni (nördlicher Wendekreis). Die Temperatur hängt zwar auch von anderen Faktoren ab, aber die Sonnenhöhe ist entscheidend.
Prüfungsfrage (aus Arbeitsdossier Woche 6, S.8, Frage 3): Wie müssen Sie Ihre Uhr bei einem Flug von von Moskau nach New York umstellen?
Antwort einer gut vorbereiteten Schülerin: Moskau liegt in der Zeitzone UTC+3. New York liegt in der Zeitzone UTC-5 (Eastern Standard Time, ohne Berücksichtigung von Sommerzeit, die den Unterschied verändern kann). Wenn man von Moskau nach New York fliegt, bewegt man sich westwärts in eine frühere Zeitzone. Der Unterschied beträgt 3 - (-5) = 8 Stunden. Man muss die Uhr also um 8 Stunden zurückstellen.
Satellitenbilder, die die gesamte Erde oder grosse Teile davon zeigen, können wertvolle Hinweise auf das Datum und die Uhrzeit geben, wenn man die Beleuchtungsgrenze (Tag-Nacht-Grenze) und die Ausdehnung der Polarregionen mit Polartag oder Polarnacht analysiert.
Prüfungsfrage (aus Übungsaufgaben Serie 2, Nr. 1): Betrachten Sie das Satellitenbild. a) An welchem Datum wurde dieses Satellitenbild aufgenommen? b) Wie verhält es sich an jenem Datum mit den Tageslängen weltweit? Begründen Sie in ihre Antwort. c) Schätzen Sie die Uhrzeit für Zürich ein?
Antwort einer gut vorbereiteten Schülerin (basierend auf dem typischen Satellitenbild der Tagundnachtgleiche im Material):
a) Das Satellitenbild zeigt, dass die Tag-Nacht-Grenze (Terminator) fast senkrecht verläuft und durch beide Pole geht. Dies ist charakteristisch für die Zeiten der Tagundnachtgleichen (Äquinoktien), also um den 21. März oder den 23. September. Die Nord- und Südhalbkugel werden gleichmässig von der Sonne beschienen.
b) An diesem Datum sind Tag und Nacht fast überall auf der Erde annähernd gleich lang (ca. 12 Stunden Tag, 12 Stunden Nacht). Der Zenitstand der Sonne befindet sich am Äquator.
c) Um die Uhrzeit für Zürich zu schätzen, müsste man die Position von Zürich relativ zur Tag-Nacht-Grenze auf dem Bild betrachten. Wenn Zürich auf dem Bild gerade in der Morgendämmerung liegt (Sonne geht auf), wäre es ca. 6-7 Uhr morgens. Liegt es im hellen Bereich kurz vor der Mittagszeit (relativ zur Bildmitte der Tagseite), könnte es später Vormittag sein. Ohne genaue Lage von Zürich auf dem spezifischen Bildausschnitt ist eine exakte Schätzung schwierig, aber man kann die relative Position zur Dämmerungszone nutzen. (Das Material "Revolution der Erde...", S.16 zeigt z.B. ein Bild vom 20.03. um 06:00 UTC, wo Zürich in der Morgendämmerung liegt).
Die im Haupttext beschriebenen Beleuchtungszonen (Tropen, Gemässigte Zonen, Polarzonen) werden auch als solare Klimazonen bezeichnet, da ihre Abgrenzung primär auf dem unterschiedlichen Einfallswinkel der Sonnenstrahlung und den daraus resultierenden Tageslängen und jahreszeitlichen Schwankungen beruht. Sie bilden die Grundlage für komplexere Klimaklassifikationen wie die nach Köppen, die auch Niederschlagsmengen und -verteilung berücksichtigen.
Die PHZH Anforderungen erwähnen "Solare Klimazonen" explizit. Eine Übersicht der Köppen-Klimazonen findest du im Dokument "Revolution der Erde und ihre Folgen" auf Seite 13.