Geografie und wirtschaftliche Bildung · Physik · Sek I
Sonne, Erde, Mond
Drei Himmelskörper und ihre Bewegungen erklÀren fast alles,
was unseren Alltag taktet: Tag und Nacht, Sommer und Winter, Monat und Jahr â
warum steckt hinter dem Kalender Astronomie?
đ·Foto gesuchtSonnenaufgang oder Sonnenuntergang ĂŒber einer markanten Silhouette â z. B. PfĂ€nderrĂŒcken, Bodensee-Horizont oder ein Grat im Bregenzerwald. Gegenlicht, Sonne knapp ĂŒber dem Horizont.assets/img/buch/sonnensystem/opener-sonnenaufgang.jpg
Darum geht es in diesem Kapitel:
Du lernst, wie die Erddrehung Tag, Nacht und
Zeitzonen erzeugt. Du erfÀhrst, warum die
Achsneigung von 23,5° die Jahreszeiten macht â
und nicht die NĂ€he zur Sonne. Du siehst, wie die
Mondphasen entstehen. Und du verstehst, wann sich
Sonne, Erde und Mond zu einer Sonnen- oder
Mondfinsternis aufreihen. Zum Schluss zeigt dir
das Kapitel, wie unfassbar groĂ und leer das Sonnensystem wirklich ist.
AT · GW 1.4 & 1.6 BeleuchtungszonenAT · GW 2.1 & 2.3 Klima im globalen SystemAT · Physik: HimmelsmechanikDE · DGfG F1: Erde als PlanetDE · BY Jg. 7: Planetarische GrundlagenCH · LP21 RZG.1.1 / NMG.4.5
đź So arbeitest du mit der Simulation:
Du steuerst ein 3D-Modell von Sonne, Erde und Mond. Im Forscher-Modus
erkundest du frei: Zeitregler von đą Echtzeit bis đ â1 Jahr in 31 Sekunden",
Datums-SprĂŒnge zu den Jahreszeiten, Kameras von der Ăbersicht bis zum
đ Raumschiff-Drohnenflug â und die Lupe đŠđč âSicht aus Ăsterreich"
zeigt dir den Himmel ĂŒber Wien. Der Knopf đ Aufgaben startet
20 Beobachtungs-Aufgaben in vier Schwierigkeitsstufen: Jede zeigt dir
eine kurze Film-Sequenz, dann beantwortest du eine Frage zu dem, was du
gesehen hast. Zwischendurch gibt es âWusstest du?"-Karten, am Ende Sterne
und Auszeichnungen.
đ·Foto gesuchtMond (gern Halbmond oder aufgehender Vollmond) ĂŒber einer Bergsilhouette â mit dem Teleobjektiv oder einfach als Stimmungsbild in der DĂ€mmerung.assets/img/buch/sonnensystem/mond-ueber-bergen.jpg
SEITE 1 · TAG UND NACHT
1 · Tag und Nacht: Die Erde ist ein Karussell
Die Erde dreht sich in 24 Stunden einmal um ihre eigene Achse â von
West nach Ost. Die Sonne beleuchtet dabei immer nur die ihr zugewandte
HĂ€lfte: Dort ist Tag, auf der RĂŒckseite Nacht. Dass âdie Sonne aufgeht",
ist also eine optische TĂ€uschung â in Wahrheit dreht uns die Erde ins
Licht hinein und wieder hinaus.
Aus der Drehung folgt auch die Uhrzeit. 360° in 24 Stunden bedeutet:
360 : 24 = 15° pro Stunde. Ein Ort, der 15
LÀngengrade weiter östlich liegt, sieht die
Sonne eine Stunde frĂŒher am höchsten Punkt. Darum ist die Welt in
Zeitzonen eingeteilt. Tokio liegt so weit
östlich, dass es uns sieben bis acht Stunden voraus ist. Wenn du am Abend
isst, beginnt dort schon der nÀchste Morgen. Und mitten im Pazifik
verlÀuft die Datumsgrenze. Wer sie Richtung
Westen ĂŒberquert, ĂŒberspringt einen ganzen Kalendertag.
đ·Foto gesuchtMehrere Uhren mit verschiedenen Weltzeiten (Hotel-Lobby, Flughafen, ReisebĂŒro) â oder eine Abflug-Anzeigetafel mit Ortszeiten ferner Ziele.assets/img/buch/sonnensystem/zeitzonen-uhren.jpg
đ Echte Zahlen:
Erddrehung: 1 Umdrehung in 24 h = 15° pro Stunde ·
Tokio: 7â8 Stunden vor Wien (Japan hat keine Sommerzeit)
[9] · Am Ăquator rast die
ErdoberflĂ€che mit rund 1.670 km/h nach Osten â wir merken nichts davon,
weil sich alles mitbewegt.
đź In der Simulation: Die Aufgabe
âErddrehung" zeigt dir genau das: Kamera âErde nah", ein rotes
FĂ€hnchen markiert Wien, und du beobachtest, wie es einmal ganz herumwandert
â vom Mittag durch die Nacht zum nĂ€chsten Mittag. Deine Frage danach: Welcher
Zeitraum ist vergangen? Im Forscher-Modus stellst du die Geschwindigkeit
selbst ein â bei đą 1Ă lĂ€uft die Simulation in Echtzeit, ein Tag dauert dann
wirklich 24 Stunden.
SEITE 2 · JAHRESZEITEN
2 · Die Jahreszeiten: Alles hÀngt an 23,5 Grad
Der hÀufigste Irrtum der Astronomie zuerst: Die Jahreszeiten
entstehen NICHT, weil die Erde der Sonne mal nÀher, mal ferner ist.
Das Gegenteil ist der Fall â Anfang JĂ€nner (mitten in unserem Winter!)
ist die Erde der Sonne mit 147 Mio. km am nÀchsten, Anfang Juli
mit 152 Mio. km am fernsten. [1]
Die wahre Ursache ist die Achsneigung:
Die Erdachse steht um 23,5° schief zur Bahnebene
(Ekliptik) â und sie zeigt das ganze Jahr in
dieselbe Richtung. Ist die Nordhalbkugel der Sonne zugeneigt, treffen
die Strahlen steiler auf und die Tage sind lÀnger: Sommer.
Ein halbes Jahr spÀter ist dieselbe Halbkugel weggeneigt: flache
Strahlen, kurze Tage, Winter. Auf der SĂŒdhalbkugel lĂ€uft alles
spiegelverkehrt â Weihnachten fĂ€llt in Australien in den Hochsommer.
Vier Tage takten das Jahr: die Sonnenwenden (21. Juni: lĂ€ngster Tag, 21. Dezember: kĂŒrzester) und die beiden
Tag-und-Nacht-Gleichen im MĂ€rz und
September, an denen Tag und Nacht ĂŒberall 12 Stunden dauern. Und jenseits
des Polarkreises (66,5°) kippt das System ins
Extrem: Polartag mit Mitternachtssonne im Sommer,
Polarnacht im Winter.
đ·Foto gesuchtTief stehende Wintersonne mit langen Schatten â z. B. Nachmittag auf einer SchneeflĂ€che oder im Rheintal, Schattenwurf deutlich sichtbar.assets/img/buch/sonnensystem/wintersonne-schatten.jpg
đ Echte Zahlen:
Achsneigung der Erde: 23,5° · Wien am 21. Juni:
16 h 5 min Tageslicht, am 22. Dezember nur 8 h 21 min[2] · ErdeâSonne: 147,1 Mio. km (Anfang JĂ€nner)
bis 152,1 Mio. km (Anfang Juli) [1]
Merke: Nicht die Entfernung, die
Neigung macht die Jahreszeiten: Steile Sonnenstrahlen + lange Tage
= Sommer. Zwischen den Wendekreisen steht die
Sonne sogar senkrecht im Zenit.
đź In der Simulation: Die Aufgabe âWas
wĂ€re ohne Achsneigung?" ist das HerzstĂŒck: Sie zeigt dir die Erde
abwechselnd mit echter Neigung (23,5°) und kerzengerader Achse (0°) â ohne
Neigung gĂ€be es keine Jahreszeiten. Schalte im Forscher-Modus âïž
Sonnenstrahlen ein und springe zwischen âïž Sommer und âïž Winter: Du
siehst, wie steil bzw. flach die StrahlenbĂŒndel die Nordhalbkugel treffen.
Die Aufgaben âPolartag" und âPolarnacht" zeigen dir den 21. Juni und
21. Dezember am Nordpol.
âïž Aufgaben:
ASpringe in der Simulation zu
âïž Sommer und âïž Winter und aktiviere die đŠđč Sicht aus Ăsterreich.
Notiere: Wie hoch steht die Sonne mittags? Wie lang ist der Tag?
BâIm Sommer ist die Erde nĂ€her an
der Sonne â deshalb ist es heiĂ." Widerlege diesen Satz mit zwei
Argumenten aus diesem Kapitel.
CIn Sydney (SĂŒdhalbkugel) feiern
die Menschen Weihnachten am Strand. ErklÀre mit der Achsneigung, warum
dort im Dezember Sommer ist â und welche Jahreszeit dort gerade beginnt,
wenn bei uns die Tag-und-Nacht-Gleiche im MĂ€rz ist.
SEITE 3 · DER MOND
3 · Der Mond: Unser Begleiter mit den vielen Gesichtern
Der Mond umkreist die Erde in 27,3 Tagen â das Wort âMonat"
kommt von genau dieser Bewegung. Von Vollmond zu Vollmond dauert es
allerdings 29,5 Tage: Weil die Erde wÀhrenddessen um die Sonne
weiterwandert, muss der Mond ein StĂŒck ânachlaufen", bis die Beleuchtung
wieder gleich steht.
Denn der Mond leuchtet nicht selbst â wir sehen nur, welchen Teil
seiner sonnenbeschienenen HĂ€lfte er uns gerade zuwendet. Daraus entsteht
der Zyklus der Mondphasen: Neumond (der Mond
steht Richtung Sonne, seine Nachtseite zeigt zu uns) â zunehmend â
Vollmond (er steht der Sonne gegenĂŒber) â abnehmend. EselsbrĂŒcke: Der
zunehmende Mond ist rechts beleuchtet, der abnehmende
links.
Eine Besonderheit fÀllt seit Jahrtausenden auf: Wir sehen immer
dieselbe Seite des Mondes. Der Grund heiĂt gebundene Rotation â
der Mond dreht sich in exakt derselben Zeit einmal um sich selbst, in
der er einmal um die Erde lÀuft. Die GezeitenkrÀfte der Erde haben ihn
ĂŒber Milliarden Jahre in diesen Takt gezwungen. Seine RĂŒckseite hat erst
1959 eine sowjetische Raumsonde fotografiert. Und der Tanz geht weiter:
Laser-Messungen zu den Spiegeln, die die Apollo-Astronauten aufgestellt
haben, zeigen, dass sich der Mond jedes Jahr um 3,8 cm von uns
entfernt. [5]
đ·Foto gesuchtZunehmender Halbmond am Abendhimmel â geht mit jedem Handy, besser mit Teleobjektiv oder durchs Fernrohr/Spektiv fotografiert.assets/img/buch/sonnensystem/mondphase-abendhimmel.jpg
đ Echte Zahlen:
Entfernung ErdeâMond: im Mittel 384.400 km · Umlauf: 27,3 Tage,
Phasenzyklus: 29,5 Tage · Der Mond entfernt sich 3,8 cm pro Jahr
â gemessen per Laser an den Apollo-Reflektoren [5]
Merke: Mondphasen sind
Beleuchtungsphasen â kein Erdschatten! Der Schatten der Erde trifft den
Mond nur bei einer Mondfinsternis (Seite 4).
đź In der Simulation: Schalte die
đ Mond-Spur ein â sie zeichnet die Bahn als Linie nach. Die
Statusleiste zeigt dir jederzeit die aktuelle Mondphase; bei hohem Tempo
siehst du den ganzen Zyklus in Sekunden. Die Aufgabe âWarum der Mond
auf- und untergeht" hat eine Pointe: Hauptgrund ist die Erddrehung
â aber weil der Mond tĂ€glich ein StĂŒck weiterfliegt, geht er jeden Tag rund
50 Minuten spÀter auf. Mit dem Tilt-Regler kannst du sogar die Neigung der
Mondbahn verstellen (real: 5,1°) â merk dir diesen Wert fĂŒr die nĂ€chste
Seite!
SEITE 4 · FINSTERNISSE
4 · Finsternisse: Wenn drei Himmelskörper in einer Reihe stehen
Eine Finsternis ist reine Geometrie. Schiebt sich der Mond
genau zwischen Sonne und Erde (bei Neumond), fÀllt sein Schatten auf
einen kleinen Fleck der Erde: Sonnenfinsternis â nur wer im Schattenstreifen steht, erlebt sie. Genau genommen hat der
Schatten zwei Zonen: Nur im schmalen Kernschatten wird die Finsternis total, im viel breiteren Halbschatten ringsherum
bleibt sie partiell. Steht dagegen die
Erde zwischen Sonne und Mond (bei Vollmond), wandert der Mond
durch den Erdschatten: Mondfinsternis â
sichtbar von der gesamten Nachtseite der Erde. Dabei wird der Mond nicht
schwarz, sondern rostrot: Die ErdatmosphÀre lenkt das rote Sonnenlicht
in den Schatten hinein (âBlutmond").
Aber warum gibt es dann nicht jeden Monat zwei Finsternisse â bei
jedem Neu- und Vollmond? Weil die Mondbahn um 5° gegen die
Erdbahn gekippt ist: Meistens zieht der Mond knapp ober- oder
unterhalb der Linie SonneâErde vorbei. Nur wenn Neumond oder
Vollmond genau auf einen der beiden Kreuzungspunkte der Bahnen fÀllt,
klappt die Reihe â ein paar Mal pro Jahr, irgendwo auf der Welt.
Dass Sonnenfinsternisse ĂŒberhaupt so perfekt aussehen, ist ein
kosmischer Zufall: Die Sonne ist etwa 400-mal gröĂer als der Mond â
und ungefÀhr 400-mal weiter weg. Deshalb erscheinen uns beide am Himmel
fast gleich groĂ.
đ·Foto gesuchtSchĂŒler:innen oder Familie mit Sonnenfinsternis-Brillen (gibt es gĂŒnstig im Fachhandel) â alternativ Scan eines alten Fotos von der Sonnenfinsternis 1999 oder 2015.assets/img/buch/sonnensystem/sofi-brillen.jpg
đ Finsternis-Kalender fĂŒr uns:12. August 2026: partielle Sonnenfinsternis, in Ăsterreich
87â90 % Bedeckung (je weiter westlich, desto mehr) â am Abend ab ca.
19:20 Uhr, die Sonne geht verfinstert unter [3] ·
31. Dezember 2028: die nÀchste von Mitteleuropa aus sichtbare
totale Mondfinsternis â ein Blutmond zu Silvester
[4]
đź In der Simulation: Im Bereich
Szenario stellst du beide Konstellationen direkt ein: Bei đ
Sonnenfinsternis holst du mit der Lupe die Sonne heran und siehst den
Mondschatten auf der Erde; bei đ Mondfinsternis bekommt der Mond
seinen rötlichen Schimmer. Die Statusleiste unten zeigt ein
Finsternis-Badge, sobald die Konstellation stimmt. Und mit dem
Tilt-Regler beantwortest du die âWarum nicht jeden Monat?"-Frage
selbst: Stell die Mondbahn-Neigung auf 0° â und plötzlich gĂ€be es bei jedem
Umlauf Finsternisse.
âïž Aufgaben:
AZeichne beide Konstellationen
als Skizze: Sonne, Erde, Mond â einmal fĂŒr die Sonnen-, einmal fĂŒr die
Mondfinsternis. Beschrifte, wo der Schatten hinfÀllt.
BEine Mondfinsternis können
Millionen Menschen gleichzeitig sehen, eine totale Sonnenfinsternis nur
wenige. ErklĂ€re den Unterschied mit der GröĂe der Schatten.
CStelle in der Simulation die
Mondbahn-Neigung mit dem Tilt-Regler auf 0° und beobachte mehrere
Monate. Was passiert bei jedem Neumond und Vollmond? ErklÀre damit,
warum es in Wirklichkeit nur wenige Finsternisse pro Jahr gibt.
SEITE 5 · GRĂSSENORDNUNGEN
5 · GröĂenordnungen: Das Weltall ist vor allem eines â leer
Jedes Schulbuch-Bild vom Sonnensystem lĂŒgt â es muss lĂŒgen. Die Sonne
hat einen Durchmesser von 1,4 Mio. km. Das ist rund 109-mal so
viel wie die Erde. Ihre Entfernung von 150 Mio. km nennt man eine
Astronomische Einheit.
[6] Zeigt man die Sonne erkennbar groĂ, passt der
Abstand auf kein Blatt. Zeigt man den Abstand, verschwinden die Planeten.
Ein ehrlicher MaĂstab geht nur im Modell: WĂ€re
die Sonne ein Apfel (8 cm), dann wĂ€re die Erde ein Sandkorn von 0,7 mm â
in 8 cm · 107 â 8,6 m Entfernung, am anderen Ende des
Klassenzimmers.
Auch Zeit wird zum MaĂstab: Licht, das Schnellste ĂŒberhaupt
(Lichtgeschwindigkeit:
300.000 km pro Sekunde), braucht von der Sonne 8 Minuten 20
Sekunden bis zu uns â vom Mond nur 1,3 Sekunden
(384.400 : 300.000 â 1,3). [6] Wir sehen
die Sonne also immer so, wie sie vor 8 Minuten war.
Am besten erlebt man GröĂenordnungen zu FuĂ: Auf
Planetenwegen ist das Sonnensystem meist 1 : 1 Milliarde
verkleinert â ein Schritt entspricht etwa der doppelten Distanz
ErdeâMond. Und wer die Sterne dahinter sehen will, braucht vor allem
eines: Dunkelheit. Kunstlicht ĂŒberstrahlt den Nachthimmel
(âLichtverschmutzung") â in Sternenparks wie Attersee-Traunsee wird
der dunkle Himmel deshalb gezielt geschĂŒtzt. [8]
đ·Foto gesuchtSternenhimmel-Langzeitbelichtung ohne Ortslicht â z. B. vom Bödele oder einer Alpe aus; zum Vergleich gern ein zweites Bild Richtung beleuchtetes Rheintal.assets/img/buch/sonnensystem/sternenhimmel-nacht.jpg
đ Echte Zahlen:
Sonne: Ă 1,4 Mio. km â 109 Erd-Durchmesser · Sonnenlicht:
8 min 20 s bis zur Erde [6] ·
Planetenweg Kreuzlingen am Bodensee: MaĂstab 1 : 1 Mrd., die Erde ist
dort 13 mm klein und 150 m von der Sonne entfernt [7] ·
Naturpark Attersee-Traunsee (OĂ): erster zertifizierter Sternenpark
Ăsterreichs, ĂŒber 100 kmÂČ geschĂŒtzter Nachthimmel [8]
Ausflugstipps: Planetenwege gibt es
im ganzen DACH-Raum [10] â vom Bodensee
(Kreuzlingen/Konstanz, zwei Routen Ă 6 km) bis zum Uetliberg bei ZĂŒrich. FĂŒr den
Sternenhimmel: Sternenpark Attersee-Traunsee oder einfach eine klare,
mondlose Bergnacht.
đź In der Simulation: Der Bereich
đ MaĂstab ist genau dafĂŒr gebaut: â Symbolisch zeigt alles
schön sichtbar (wie ein Schulbuch-Bild), đ Reale GröĂen und
đ Reale AbstĂ€nde zeigen die Wahrheit â zoom heraus und die Erde
schrumpft zum unsichtbaren Punkt. Die Aufgabe âSonne als Apfel"
rechnet das Klassenzimmer-Modell mit dir durch. Und mit đĄ Photon
zeigen fliegt ein Licht-Teilchen sichtbar von der
Sonne zur Erde und weiter zum Mond â bei đą 1Ă in echter
Lichtgeschwindigkeit. Der Sternenhintergrund der Sim zeigt ĂŒbrigens die
echten hellsten Sterne samt Sternbild-Linien.
âïž Abschluss-Aufgaben:
ADie Sonne ist 150 Mio. km
entfernt, das Licht schafft 300.000 km pro Sekunde. Rechne nach:
150.000.000 : 300.000 = ? Sekunden. Wandle in Minuten um.
BBaue das Apfel-Modell:
Sonne = Apfel (8 cm) am Lehrertisch. Wo im Schulhaus liegt die Erde
(8,6 m)? Wo lÀge der Mond (2,2 cm neben dem Sandkorn)? Miss ab und
markiere die PlÀtze.
CAuf einem Planetenweg im
MaĂstab 1 : 1 Mrd. gehst du die 150 m von der Sonne zur Erde in zwei
Minuten. Das echte Licht braucht fĂŒr die echte Strecke 8 Minuten 20
Sekunden. Wer ist im Modell âschneller" â du oder das Licht? BegrĂŒnde
mit dem MaĂstab.
QUELLEN
Quellen & zum Weiterlesen
[1] timeanddate.de: Perihel & Aphel â Entfernung ErdeâSonne â
timeanddate.de
[2] timeanddate.de: Sonnenaufgang und Sonnenuntergang in Wien (TageslĂ€ngen) â
timeanddate.de
[3] Wiener Arbeitsgemeinschaft fĂŒr Astronomie: Partielle Sonnenfinsternis 12. August 2026 â
waa.at ·
Kuffner-Sternwarte Wien â
kuffner-sternwarte.at
[4] timeanddate.de: Totale Mondfinsternis 31. Dezember 2028 â
timeanddate.de
[5] Leibniz UniversitĂ€t Hannover: 50 Jahre Lasermessungen zum Mond â
uni-hannover.de ·
Wikipedia: Lunar Laser Ranging â
de.wikipedia.org
[6] DLR_next (Deutsches Zentrum fĂŒr Luft- und Raumfahrt): Die Sonne â wie groĂ und wie weit weg? â
dlr.de
[7] Bodensee Planetarium und Sternwarte Kreuzlingen: Planetenweg â
bodensee-planetarium.ch
[8] Sternenpark Attersee-Traunsee â
sternenpark-attersee-traunsee.at ·
ORF Oberösterreich: Region Attersee-Traunsee wird âSternenpark" â
ooe.orf.at
[9] timeanddate.de: Zeitzone und Uhrzeit in Tokio (Japan, UTC+9, keine Sommerzeit) â
timeanddate.de
[10] Wikipedia: Planetenweg (Ăbersicht der Planetenwege in AT/DE/CH) â
de.wikipedia.org