Die Unterrichtidee ist an das Themenheft „Überleben in der Kälte“ angelehnt, das im Schneiderverlag erschienen ist. Wie schon der Titel erahnen lässt, geht es dort um den Mangel an Wärme, der die Lebensbedingungen in den Kaltgebieten unserer Erde maßgeblich bestimmt. Im ersten Kapitel des Themenhefts wird der Frage nachgegangen, worin die Ursache für die dort herrschende Kälte zu suchen ist. Zur Beantwortung werden die Sonnenstände betrachtet und die damit zusammenhängende Menge an eingestrahlter Energie.

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Dass die Sonne sowohl im Laufe eines Tages als auch im Verlauf eines Jahres unterschiedlich hoch am Himmel steht, dürfte Teil des Erfahrungswissens der Lernenden sein, das in dem Themenheft auch aufgegriffen wird, damit es für weiterführende Überlegungen verfügbar ist.

Ein weiterer Teil dieses Erfahrungswissens wird sein, dass die Sonne an Kraft verliert, je mehr sie sich dem Horizont nähert. Warum das so ist, wird den Lernenden dieser Altersstufe allerdings weitgehend verborgen sein.

Um diese Wissenslücke zu füllen, wird ein Perspektivwechsel vollzogen: Statt von der Erde werden die Sonnenstände von „außen“, einer imaginären Position aus dem Weltall betrachtet.

Ein solcher Schritt mag nicht zuletzt wegen einschlägiger Bilder aus der Raumfahrt nicht mehr so schwierig erscheinen. Dennoch will eine solche Sache sorgsam bedacht sein und entschieden werden, welche Vorstellungen und Abbildungen zu einem besseren Verständnis hilfreich sein können. Gehört dazu möglicherweise eine Abbildung, die neben der Schwärze des Weltraums, die Stellung von Erde Mond und Sonne(n) thematisiert?

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Und was kann eine einzelne Zeichnung leisten, die Schlüsselideen mit grafischen Mitteln veranschaulicht?

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So will die obige Abbildung verdeutlichen, dass  – je nach Breitengrad – die Wege beim Durchdringen der Lufthülle unterschiedlich lang sind und die pro Flächeneinheit ankommende Wärmemenge stark unterschieden ist.

Um das nachvollziehbar zu machen, sind Teilbetrachtungen hilfreich, wie beispielsweise die Verteilung von Licht und Schatten bei senkrecht und schräg auffallendem Licht. Das Themenheft bietet dazu eine Fülle von Anregungen.

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Die Abbildung oben zeigt beispielsweise, dass bei schräg einfallendem Sonnenlicht (links) eine viel größere Fläche beschienen wird als bei senkrecht auftreffenden Lichtstrahlen (rechts). Die Schattenverteilung entspricht der Lichtverteilung.

Weil sich das Sonnenlicht in der linken Abbildung auf eine viel größere Fläche verteilt, kann geschlussfolgert werden, dass pro Flächeneinheit dort auch weniger Sonnenenergie ankommt als auf der sonnenbeschienenen Fläche rechts.

Eine Ursache für die Kälte an den Polen wird damit erklärbar: Nur wenn die Sonne genügend weit über den Horizont steigt, kann sie den Boden dort spürbar erwärmen. Das ist aber viel zu selten der Fall.

Diese Einsicht liefert einen Schlüssel zum Verständnis der klimatischen Besonderheiten der Polargebiete, sie sollte aber durch weiterführende Betrachtungen ergänzt werden. Dies sind die von der Sonne verursachten Bewegungen in der Lufthülle und den Ozeanen, die einen großen Einfluss auf die globale Wärmeverteilung haben. Auch die Reflexion des Sonnenlichts durch die von Eis und Schnee bedeckten Landstriche haben einen Einfluss darauf.