Warum klebt die Zunge am Eis?

Oh, meine Zunge klebt fest
Oh, meine Zunge klebt fest
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Warum erfrieren Fische nicht?

See im Winter
See mit Schnee- und Eisschicht
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Ist die Erde wirklich rund?

Eigentlich verbirgt sich hinter dieser Kinderfrage der Gedanke, ob die Erde wirklich eine Kugel sein kann?!

 

Erwachsene behaupten das zwar. Für Kinder ist es jedoch eine große Herausforderung, das nachzuvollziehen.

Eine Kugel hat eine gebogene Oberfläche. Auf gebogenen Flächen können Menschen kaum stehen oder fallen gleich herunter. Diesen Beweis führen Kinder mit einem Lego-Männchen und einem kleinen Ball sehr schnell!

 

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Dreht sich die Erde wirklich?

Warum merke ich nicht, wie sich die Erde dreht?

 

"Es kann nicht sein, dass sich die Erde dreht. Das müsste ich doch merken." Das waren die Worte meines Sohnes.

 

 

Das ist mal wieder eine schwer zu beantwortende Frage!

 

Daraufhin habe ich ihm folgende Situation beschrieben: "Stell dir vor, du sitzt mit geschlossenen Augen im Auto. Woran merkst du, dass sich das Auto bewegt?"

"Mmh, irgendwie kann man merken, wie das Auto losfährt und hören, hören kann ich es auch."

 

Na ja, den Motor hören wir auch, wenn ein Auto steht, aber wenn wir Gas geben, dann verändert sich das Motorengeräusch. Da muss ich meinem Sohn also zustimmen. Auch spüren wir, wie ein Auto anfährt und schneller wird. Ganz deutlich können wir ein abruptes Bremsen wahrnehmen und das Fahren über einen unebenen Untergrund.

Wir können die Bewegung auch sehen, indem wir durch das Autofenster nach draußen schauen. Bäume, Häuser, Lampen ... ziehen an unserem Auge vorbei.

 

Wenn wir uns jetzt die Erde einfach mal als Auto vorstellen: Wir befinden uns auf der Erde und "fahren" mit ihr. Dabei versuchen wir zu erspüren, wie sich die Erde bewegt, das heißt sich dreht.

Wir hören keinen Motor. Wir spüren keine Änderung der Geschwindigkeit. Es ruckelt auch nichts. Und wenn wir die Augen öffnen, dann zieht nichts an unserem Auge vorbei. Es erweckt also wirklich den Eindruck, dass sich die Erde nicht dreht.

 

Die Erde dreht sich aber! Und zwar dreht sie sich immer gleich schnell. Das Anfahren und Bremsen, was wir spüren könnten, entfällt. Die Erde braucht auch keinen Motor, sie dreht sich ganz automatisch. Deshalb hören wir nichts.

Jetzt ist es so, dass sich nicht nur die Erde selbst, sondern mit ihr auch das, was von ihr angezogen wird, mitdreht. Wolken, Insekten und Vögel bleiben so immer an der gleichen Stelle und bleiben nicht zurück. 

 

Es gibt aber etwas, dass sich nicht mitdreht: die Sonne. Wenn wir genau hinschauen, erkennen wir, dass die Sonne im Verlauf eines Tages wandert. In der Nacht ist sie ganz weg und es ist dunkel.

Wir sagen zwar, die Sonne gehe auf und unter. Es ist aber nicht die Sonne, die sich bewegt. Es ist die Erde, die sich um die eigene Achse dreht.

 

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Wie kommt die Luft auf die Erde?

Kinderfragen zu Luft
Die Lufthülle (Atmosphäre) der Erde (aus Nelas Welt)
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Warum werden Ballons kleiner?

Warum werden aufgeblasene Luftballons mit der Zeit kleiner?

Diese Frage hat mir heute der kleine Henry gestellt.

 

Die gespannte Luftballonhaut ist einfach nicht ganz dicht! Es gibt klitzekleine Löcher, aus denen über mehrere Tage die klitzekleinen Luftteilchen ganz langsam heraustreten.

 

Warum verlässt die Luft den Luftballon?

Im Luftballon werden Luftteilchen zusammengequetscht. Das mögen die Luftteilchen gar nicht.

Außerhalb des Luftballons gibt es mehr Platz. Deshalb verlassen Luftteilchen den Luftballon, wenn es möglich ist.

 

Es gibt Pasten, die in einen Luftballon geschmiert werden können, um die kleinen Löcher in der Luftballonhaut von innen zu schließen.

 

 

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Warum hat ein Apfel eine Schale?

Das ist die Frage, der wir im Verlauf der letzten neun Tage nachgegangen sind.

 

Wir brauchten für dieses Experiment nicht viel:  

  • zwei Äpfel gleicher Sorte und Größe (am besten frisch vom Baum)
  • ein Brettchen
  • ein Schälmesser
  • eine Waage (idealerweise digital).

 

Wir haben beide Äpfel gewogen: Unsere Äpfel waren 103 und 109 Gramm schwer.

Den schwereren Apfel  haben wir geschält. Er wog dann nur noch 93 Gramm. Jetzt hatten wir einen Apfel mit und eine Apfel ohne Schale. Und diese haben wir einfach mal über 9 Tage im Wohnraum (nicht im dunklen, kühlen Keller) liegen lassen. Dabei haben wir sie gewogen und geschaut, was sonst noch so passiert. Das Gewicht beider Äpfel haben wir an jedem Tag aufgeschrieben. 

 

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Warum ist mir kalt, wenn ich nass bin?

Verdunstungskälte kindgerecht
Brrrr, mir ist kalt!
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Wie kann Wasser sein?

Wasserzustände
Aggregatzustände von Wasser
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Wie atmen Kaulquappen?

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Was ist Auftrieb im Wasser?

Auftrieb gibt es in allen Flüssigkeiten und auch in allen Gasen. Kinder erfahren Auftrieb meistens nur im Wasser.

 

Auftrieb im Wasser stelle ich mir immer so vor:

Das Wasser besteht aus vielen, vielen kleinen Wasserteilchen. Wenn etwas in Wasser fällt, dann möchten sie nicht wirklich Platz machen. Sie drücken dagegen. Das genau ist der Auftrieb.

Wegen des Auftriebs kommt uns vieles im Wasser leichter vor und können Dinge im Wasser schwimmen.

 

Ist der Auftrieb größer als die Erdanziehungskraft, dann geht es hoch.

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Gibt es Luft wirklich?

Was ist Luft?
Luft
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Was ist Luftdruck?

Luftdruck
Drückende Luftteilchen
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Wie viel Platz braucht Luft?

Das ist wieder mal so eine Frage, die sich mit einem Satz nicht klar beantworten lässt. 

Klar ist, dass Luft Platz braucht. Aber wie viel Platz braucht sie genau?

 

Wie viel Platz brauchen Flüssigkeiten und Feststoffe? 

Bei Stoffen, die wir sehen können (z. B. Wasser, ein Stein), erkennen wir genau wieviel Platz sie brauchen. Der Platzbedarf lässt ich auch nicht verringern, indem ein fester Stoff oder eine Flüssigkeit zusammengedrückt werden. Sie lassen sich nicht zusammendrücken!

 

 

Wie viel Platz braucht Luft?

Bei Luft ist das alles ganz anders, weil wir sie gar nicht sehen können. Weil Luftteilchen viele einzelne, schwebende kleine Teilchen sind, nehmen Luftteilchen immer den gesamten Platz ein, der ihnen zur Verfügung steht.

 

Das kann auch mal sehr wenig sein! Luft lässt sich nämlich zusammendrücken. So werden zum Beispiel sehr viele Luftteilchen in die Druckluftflaschen von Tauchern gepresst.  

 


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Warum gibt es Druck im Ohr?

Mich drückt es im Ohr
Mich drückt es im Ohr

Mama, ich habe Druck auf den Ohren!

Wo kommt dieser Ohrdruck her?

 

Das hängt mit dem Luftdruck zusammen. 

Die Luft besteht aus vielen kleinen Teilchen, die ständig in Bewegung sind. Diese kleinen Teilchen drücken - und zwar in alle Richtungen, also auch auf unser Ohr.

Der Luftdruck ist nicht überall gleich groß!

Im Tal ist der Luftdruck zum Beispiel größer als auf einem Berg. Zur Erde hin werden die Luftteilchen durch Schwerkraft nämlich immer dichter aneinandergedrängt.

 

Grundsätzlich gilt: Je weniger Platz Luftteilchen haben, desto größer ist der Luftdruck!

  

 

Was genau bedeutet das für unser Ohr?

Das Ohr wird sozusagen durch das Trommelfell nach außen verschlossen. Von außen drücken Luftteilchen auf das Trommelfell, von innen aber auch. Das Innenohr muss man sich nämlich wie einen kleinen, mit Luft gefüllten Raum vorstellen.

Normalerweise ist der Luftdruck auf beiden Seiten des Trommelfells gleich. Wir spüren im Ohr nichts!

 

Wenn sich der Luftdruck um uns herum ändert (Berg- und Talfahrt, Flug, ...), dann ist der Luftdruck im Ohr schon mal höher oder niedriger (Überdruck bzw. Unterdruck) als der Luftdruck um uns herum. Das nehmen wir als unangenehmen Druck im Ohr wahr.

Normalerweise wird der Druck über die sogenannte Ohrtrompete automatisch ausgeglichen. Sie verbindet nämlich das Innenohr mit dem Rachen, wodurch die Luft im Innenohr ausgetauscht werden kann. Manchmal müssen wir aber nachhelfen. Das können wir, indem wir gähnen, kauen etc.

 

 

Achtung! Ohrdruck kann natürlich auch krankheitsbedingt auftreten. 

Die Ursachen liegen dann also irgendwo anders.

 

 

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Warum sind nasse Dinge dunkler?

nasse, dunklere Haare
nasse, dunklere Haare

Mein Sohn stellte mir konkret die Frage: Warum Haare dunkler sind, wenn sie nass sind?

Ich finde es immer wieder toll, welche Beobachtungsgabe Kinder haben und wie sie die Dinge hinterfragen!

 

Eigentlich ist es relativ komplex, was genau das Wasser bewirkt, damit wir die Dinge dunkler sehen.

 

Grundsätzlich gilt, je mehr Lichtstrahlen von einem Gegenstand zurückgeschickt werden, desto heller erscheint uns die Farbe.

Das würde also bedeuten, dass nasse Haare weniger Licht zurückschicken. Und genauso ist es!

Durch das Wasser, das sich um die Haare legt, werden weniger Lichtstrahlen zurückgeschickt, die unser Auge fallen können. Wasser verschluckt - zusätzlich zu den Haaren - Lichtstrahlen.

 

Wichtig für das Verständnis ist, dass Kinder verstehen, wie das Sehen überhaupt funktioniert:

Lichtstrahlen fallen auf einen Gegenstand. Dieser Gegenstand schickt einen Teil der Lichtstrahlen zurück. Diese zurückgeschickten

Lichtstrahlen enthalten jetzt alle bildlichen Informationen über den Gegenstand, also über Farbe, Form und wo sich der Gegenstand befindet. Wenn diese Lichtstrahlen von unserem Auge verschluckt werden, leitet unser Auge alle Informationen an unser Gehirn weiter. Das Gehirn erstellt für uns ein Bild. Wir sehen.

 

 

 

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P.S.

Wenn jemand mehr Details benötigt, dann könnt Ihr sie vielleicht hier finden.

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Warum gibt's auf Bergen Schnee?

Im Tal gibt es schon keinen Schnee mehr! (Südtirol/Italien)
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Warum rieche ich den Frühling?

Bodennahe Frühblüher
Bodennahe Frühblüher

 

 

Draußen riecht es förmlich nach Frühling. Warum ist das so wollten meine Kinder wissen.

Im Frühling erwacht die Natur und das ist mit vertrauten Gerüchen verbunden. Warum die Luft zumeist so gut duftet hat mehrere Ursachen:

 

 

 

 

 

 

  1. Kalte Luft ist grundsätzlich geruchsärmer als warme Luft.
  2. Im Allgemeinen riechen gefrorene Dinge kaum bis gar nicht. (Das können Kinder mit Dingen aus der Gefriertruhe wunderbar ausprobieren.) Wenn also im Winter der Boden gefroren und auch noch von Schnee bedeckt ist, dann riecht der Boden eher nicht. Wenn er dann aber auftaut, dann nimmt die wärmere Luft die Gerüche auf.
  3. Frischer "Saft" treibt in Gräser und Bäume. Der Geruch dieser wird auch von der warmen Luft aufgenommen. 
  4. Schon im frühen Frühling bilden einige Pflanzen wieder erste Blüten und mithin Pollen. Die Pollen verteilen sich in der Luft und mit ihnen der Duft von Blüten und Pollen.
  5. Die erste warme Luft kommt zumeist aus Süden. Im Süden ist die Pflanzenwelt schon weiter als bei uns. Mit der warmen Luft kommen dann auch aus anderen Regionen noch mehr und andersartige Pollendüfte zu uns.
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Warum pappt der Schnee nicht?

Schon wieder kein Schneeball
Schon wieder kein Schneeball
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Warum ist Schnee weiß?

Schneelandschaft auf dem Feldberg am 15.01.2012
Schneelandschaft auf dem Feldberg am 15.01.2012

Wasser ist farblos. Schnee besteht aus Wasser ist aber weiß! Eiswürfel bestehen auch aus Wasser sind aber farblos? Wie kann das sein?

 

Warum ist Schnee weiß?

Schnee besteht aus vielen Schneekristallen, vielen Sechsecken, die mit vielen Zwischenräumen miteinander verbunden sind. Wegen der vielen luftigen Zwischenräume gibt es sehr viel Oberfläche. Wenn Lichtstrahlen auf Schnee treffen, dann treffen sie auf viele verschiedene Oberflächen. An jeder Oberfläche wird ein Teil des Lichts gleichmäßig wieder zurückgeschickt. So schafft es ein Großteil der Lichtstrahlen kaum, eine Schneedecke zu durchdringen. Stattdessen erreichen große Mengen dieser vom Schnee reflektierten (zurückgeschickten) Lichtstrahlen das menschliche Auge. Weil das weiße Sonnenlicht komplett und gleichmäßig zurückgeschickt wird, sehen wir weißen Schnee.

 

 

Warum ist Eis farblos?

Das ist nicht immer so. Basis von Eis sind auch die Eiskristalle, wie es sie beim Schnee gibt. Sie sind nur anders angeordnet. Wenn Eis langsam gefriert (z. B. Eiswürfel im Gefrierfach), dann ordnen sich die Eiskristalle so an, dass es fast keine luftigen Zwischenräume gibt. Dann ist Eis eher farblos und auch mehr oder weniger lichtdurchlässig. Das liegt daran, dass im Gegensatz zu Schnee Lichtstrahlen primär nur an der glatten Oberfläche zurückgeschickt werden, der Rest versucht das Eis zu durchdringen.

 

Es gibt aber auch Eis was schnell und in Bewegung gefriert. In diesem Eis ist mehr Luft eingeschlossen und die Oberfläche ist zumeist rauer. Dann sind insgesamt mehr Oberflächen vorhanden, an denen Lichtstrahlen zurückgeschickt werden können. Dieses Eis erscheint dann eher trüb oder auch weiß.

 

Ein schöner Vergleich ist hier das sogenannte "Milchglas". Typischerweise ist Fensterglas farblos. Milchglas ist aber eher trüb und weißlich. Das kann dadurch erreicht werden, dass die glatte Fensteroberfläche rauer gemacht wird.

 

 

Experiment für Kinder:

Durchsichtige Farblose Dinge/Gegenstände mit Kratzern versehen:

z. B.

  • transparente Plastiktüte mit Topfreiniger
  • transparente Plastikbox mit Schleifpapier 

Plötzlich sind die Oberflächen nicht mehr farblos und sicher nicht mehr schön durchsichtig.

 

 

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Warum ist in der Nacht alles grau?

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Warum stürmt es heute so?

Das kindgerecht zu beantworten ist schwer. Aber die Frage bekam ich heute auch schon.

 

So habe ich es erklärt:

Wind sind Luftteilchen, die in Bewegung sind. Luftteilchen werden in der Natur in Bewegung gesetzt, wenn Luft unterschiedlich warm ist. Warme Luft aus den warmen Gebieten rund um den Äquator trifft auf ihrem Weg nach Norden auf kalte Luft vom Nordpol. Dabei können sich diese Luftmassen auch schon mal so um einander drehen, dass starke Stürme entstehen können.

Der Mittelpunkt dieser Luftbewegungen/ -drehungen liegt typischerweise zwischen der Pol- und Äquatorregion. Da befindet sich auch Deutschland. Und genau deswegen kann ein starker Sturm auch schon mal uns treffen, wie heute auch Orkan "Joachim".

 

Was ist ein Orkan?

Wenn die Luftteilchen eine besonders hohe Geschwindigkeit (ab rund 120 km/h) erreichen, spricht man von einem Orkan.

 

Gibt es Orkane zu jeder Jahreszeit?

Je größer der Temperaturunterschied zwischen Regionen ist, desto stärker ist typischerweise der Sturm. Und genau das ist in unserem Spätherbst/Winter der Fall. Rund um den Nordpol ist es besonders kalt, rund um den Äquator ist es wie immer warm/heiß. Aus diesem Grund gibt es in Deutschland die meisten Orkane in dieser Jahreszeit.

 

 

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Warum fällt die Sonne nicht?

Die Erdanziehungskraft aus "Warum fallen Kängurus nicht von der Erde?"
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Ist Eisen schwerer als Metall?

Das ist doch eine wunderbare Kinderfrage,...

 

...die gar nicht leicht zu beantworten ist!

 

Für Kinder ist es wirklich schwer zu verstehen, was Metalle sind. Und dann soll Eisen auch noch dazugehören.

 

Wie können wir Metalle beschreiben?

  • Metalle glänzen
  • Metalle sind bei normaler Temperatur zumeist fest (Ausnahme: Quecksilber)
  • Metalle können unter bestimmten Umständen verformt werden
  • durch Metall kann Strom fließen
  • Metalle nehmen Wärme schnell auf

 

Weil Metalle so schön glänzen, werden aus Metallen Spiegel hergestellt. So können wir im Topf oder Löffel auch unser Spiegelgeld sehen.

Bestecke und Töpfe werden zumeist aus Edelstahl hergestellt.

 

Unterschied Eisen und Stahl:

Stahl besteht hauptsächlich aus Eisen, aber es besteht auch noch aus anderen Stoffen und hat so besondere Eigenschaften.

Eisen wird grundsätzlich zumeist in Form von Stahl verarbeitet. So besteht auch das klassische Hufeisen nicht aus reinem Eisen sondern aus Stahl.

Edelstahl ist ein besonders reiner Stahl, der einfach schön aussieht und aus dem z. B. Töpfe hergestellt werden.

 

 

Es gibt recht viele Metalle. Die nachfolgenden Metalle sollten die meisten Kinder kennen:

  • Silber (Schmuck)
  • Gold (Schmuck)
  • Aluminium (Fahrrad, Alufolie)
  • Kupfer (Draht)
  • Eisen

 

Das Metall Eisen kommt auf der Erde mit Abstand am meisten vor. Silber und Gold sind dagegen sehr selten und sind deshalb auch so wertvoll.

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Warum sind die Tage kürzer?

Oder anders herum: Warum sind die Nächte länger?

 

Lange draußen spielen geht jetzt nicht mehr. Spätestens gegen 17 Uhr ist es schon ziemlich dunkel. Was hat sich verändert?

 

Auch wenn die Sonne immer scheint, erreichen uns in Deutschland die Sonnenstrahlen im Herbst/Winter nicht mehr so lange.

 

Sonnenstrahlen erreichen immer nur einen Teil der Erde, weil immer nur eine Seite der Erde zugewandt ist. Auf der zugewandten Seite ist Tag, auf der abgewandten Seite ist Nacht. Wenn sich die Erde innerhalb von 24 Stunden um sich selbst dreht, ist in jedem Land auf der Erde einmal Nacht und einmal Tag gewesen.

 

Auf der Sonnenseite ist es so, dass die Sonnenstrahlen jedoch nicht alle Orte für dieselbe Zeitspanne erreichen. Das liegt daran, dass die Erde schräg zur Sonne steht.

 

Am besten kann man sich das so vorstellen:

Die Sonne erzeugt auf der Erde einen großen Lichtkreis. Aufgrund der Schräglage verrutscht dieser im Verlauf eines Kalenderjahres. In unserem Frühling/Sommer liegt mehr als die Hälfte dieses Lichtkreises nördlich vom Äquator und in unserem Herbst/Winter liegt die größere Hälfte dieses Lichtkreises südlich des Äquators.

 

Wenn sich die Erde im Verlauf eines Tages um sich selbst dreht, ist die Sonnenscheindauer im Herbst/Winter somit einfach kürzer. Das erkennen Kinder sehr schön daran, dass die Sonne im Herbst/Winter nicht annähernd so hoch am Himmel steht wie im Sommer.

 

Je näher Länder an Nord-/Südpol liegen, desto größer ist übrigens der Unterschied von Tag und Nacht. Am Äquator ist dagegen im Verlauf eines Jahres kein Unterschied festzustellen.

 

 

Anmerkung:

In dem Artikel "Warum werden die Tage länger?" habe ich ein schönes Modell vorgestellt, welches veranschaulicht, wie in den Jahreszeiten die Sonnenstrahlen die Erde erreichen.

Mit einer Taschenlampe und einem großen Globus kann man die Jahreszeiten aber auch sehr gut nachstellen.

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Warum fallen Fliegen nicht?

Eine Fliege aus "Warum fallen Kängurus nicht von der Erde?"
Eine Fliege aus "Warum fallen Kängurus nicht von der Erde?"

Die eigentliche Frage meines Sohnes war: Hat eine Fliege Kleber an den Füßen?

 

Er weiß schon, dass eigentlich alles herunterfällt und das muss für eine Fliege schließlich genauso gelten. Auch auf eine Fliege wirkt die Erdanziehungskraft.

 

Was hält die Fliege an der Decke?

Sie hat Füße mit unvorstellbar vielen kurzen Haaren, die eine Haftwirkung haben. Darüber hinaus gibt es an den Füßen einen feuchten Stoff, der zusätzlich eine Klebewirkung hat. Haare kombiniert mit diesem kleberähnlichen Stoff ermöglichen es den Fliegen, an Wänden und Decke zu laufen, ohne zu fallen.

 

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Warum wird ein Apfel braun?

Viele Kinder wissen, dass bei einem angeschnittenen Apfel die Schnittfläche braun wird.

 

Warum wird ein Apfel braun?

Das so zu erklären, dass die Kinder es wirklich verstehen, ist schwer. Aus diesem Grund habe ich mit einem Apfelmodell gearbeitet:

Aus Wasserbomben, die ich zuvor mit einer kleinen Menge Wasser gefüllt habe, wurde ein Apfel geformt. Die Schale bildete Klarsichtfolio, die ich in mehreren Lagen um die Wasserbomben gelegt habe, um eine Runde Form zu bekommen.

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Was ist Erdanziehungskraft?

Erdanziehungskraft?
Erdanziehungskraft?
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Warum macht Schwarz wärmer?

Warum wird uns bei schwarzer Kleidung im Sommer noch wärmer als bei weißer Kleidung? Schon intuitiv legen wir unseren Kindern im Sommer eher helle/weiße Kleidung zum Anziehen hin. 

Aber warum ist das so?

 

Die sichtbaren Sonnenstrahlen sind weiß. In meinem Eintrag "Warum sind Wolken weiß?" habe ich versucht zu erklären, wie wir Farben sehen. Wenn wir z. B. ein T-Shirt als weiß wahrnehmen, dann deswegen, weil der Gegenstand alle sichtbaren Sonnenstrahlen in unser Auge fallen lässt (reflektiert). Ein weißes T-Shirt verschluckt sichtbare warme Sonnenstrahlen kaum, es schickt sie weg.

Bei einem schwarzen T-Shirt ist das genau umgekehrt. Nahezu alle Lichtstrahlen werden verschluckt (absorbiert). In unser Auge fallen kaum Lichtstrahlen, drum sehen wir Schwarz.

Sonnenstrahlen sind warm. Das hat zur Folge, dass sich das schwarze T-Shirt erwärmt. Da nun im Sommer die Sonnenstrahlen besonders warm sind, wird das schwarze T-Shirt im Sommer auch besonders warm. Und so lässt uns schwarze Kleidung noch mehr schwitzen als wir es ohnehin schon tun. 

 

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Warum ist Wasser blau?

Blaues Wasser mitten auf dem Bodensee
Blaues Wasser mitten auf dem Bodensee

Schönes und sauberes Meerwasser setzen wir - und auch schon die Kinder - gerne mit blauem Wasser gleich. Wasser aus dem Wasserhahn hat aber keine Farbe und auch das Wasser im Schwimmbecken schimmert nur wegen der blauen Kacheln blau.

 

Warum also ist zum Beispiel Meerwasser oft blau? Wenn Sonnenstrahlen auf Wasser fallen, dann werden sie kaum gebremst: Wasser ist sehr lichtdurchlässig und lässt die meisten Sonnenstrahlen durch. Das Licht der Sonne ist weiß, ist tatsächlich aber eine Mischung der Regenbogenfarben. Auf dem Weg durch das Wasser treffen die Lichtstrahlen auf viele Wasserteilchen. Wasserteilchen verschlucken (absorbieren) gerne die meisten Farben des Sonnenlichts, blau "mögen" sie nicht und schicken sie lieber wieder weg (reflektieren). Je länger der Weg des Lichts durch das Wasser, desto mehr Farben werden von den Wasserteilchen  verschluckt und desto mehr Blau bleibt übrig. Deswegen ist tiefes Wasser besonders blau. In Ufernähe ist es oft gar nicht so blau.

Wenn die Sonne von Wolken verdeckt wird, ist Wasser übrigens auch lange nicht so tief blau.

 

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Warum sind Wolken weiß?

Schönwetterwolken
Schönwetterwolken

"... Wolken bestehen aus Wassertropfen und die sind doch durchsichtig", wundert sich mein Sohn. 

Und schon vor ein paar Tagen fragte sogar mein Mann: "Warum sind Gewitterwolken eigentlich grau oder noch dunkler?"

Ich persönlich finde es schwer, die Frage zur Wolkenfarbe kindgerecht und verständlich zu beantworten. Ich versuche es mal.

 

Wie sehen wir Farbe? 

Farben, die wir sehen, sind nichts anderes als Lichtstrahlen in dieser Farbe, die in unser Auge fallen. So ist zum Beispiel ein Blatt grün, weil es grüne Lichtstrahlen von sich abstrahlt.

Wie aber geht das? Lichtstrahlen kommen meistens von der Sonne. Die scheinbar weißen Lichtstrahlen der Sonne sind eine Mischung verschiedenfarbiger Lichtstrahlen (die Regenbogenfarben, das sog. Spektrum). Von den vielfarbigen Sonnenstrahlen verschluckt das Blatt alle Lichtstrahlen bis auf die grünen. Diese schickt es wieder weg und diese erreichen unser Auge. 

 

Wann sind Wolken weiß?

Wolken bestehen aus vielen klitzkleinen Wassertropfen. Wasser ist grundsätzlich farblos und durchsichtig. Das bedeutet, dass Lichtstrahlen Wasser eigentlich durchdringen und wir Wolken dann gar nicht sehen könnten. Wir sähen durch die unsichtbaren Wassertropfen nur die Sonne (vergleichbar mit einer Glasscheibe).

An der Oberfläche der vielen kleinen Wassertropfen wird ein großer Teil der Lichtstrahlen aber gleichmäßig von einem zum anderen Wassertropfen weggeschickt (gestreut) bis sie schließlich die Wolke durchdrungen haben. Dann fallen weiße Lichtstrahlen von der Wolke in unser Auge. Diese Lichtstrahlen enthalten alle nötigen Informationen der Wolken, damit wir weiße Wolken sehen können.

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Wie entsteht ein Gewitter?

Gewitterwolke
Gewitterwolke

Was ist ein Gewitter? Warum gibt es Gewitter eher im Sommer?  Warum gibt es Blitz und Donner? Warum ist es bei einem Gewitter oft so windig?

 

Diese Fragen kommen von Kindern immer wieder. Gewitter sind komplex und schwer zu erklären, aber man kann die Hintergründe so vereinfachen, dass sie kindgerecht und dabei nicht falsch sind.

 

Voraussetzung für ein Gewitter ist feuchte und warme Luft am Boden. Das gibt es am ehesten im Sommer und Spätfrühling!

Feuchte Luft ist übrigens Luft, in der viel Wasserdampf enthalten ist. Diese feuchte Luft steigt auf, kühlt sich ab und es bilden sich kleinste Wassertropfen, die in Form von Wolken sichtbar werden. 

Aus dieser Wolke kann eine Gewitterwolke (insbesondere nach oben wachsende Wolke) werden. Das passiert, wenn die Wassertropfen nicht auf den Boden fallen, sondern immer weiter aufsteigen. Wenn sie sich dabei noch weiter abkühlen, gefrieren die kleinen Wassertropfen zu Eiskugeln.

Die Eiskugeln sinken in der Wolke wieder herab, werden aber nicht selten wieder mit nach oben gerissen und werden dabei immer noch größer.

Irgendwann werden sie jedoch so schwer, dass die Eiskugeln nicht selten auch als Hagelkörner (Eiskugeln mit einem Durchmesser von 5cm und mehr) auf den Boden fallen. Manchmal schmelzen sie bevor sie auf dem Boden auftreffen (-> Regen), manchmal aber auch nicht (-> Hagel).

 

Wie entstehen Blitz und Donner? 

Wie auf dem Bild zu erkennen ist, gibt es in einer Gewitterwolke ein großes Gedränge aus Wassertropfen, Eiskugeln und Kugeln mit einem Gemisch aus Wasser und Eis. Bei dem ständigen Auf und Ab reiben die Eiskugeln an einander. Wenn sie sich berühren, geben die kleinen Eiskugeln Elektronen an die größeren Eiskugeln ab. Die großen Eiskugeln laden sich somit negativ auf, die kleinen Eiskugeln laden sich positiv auf. Die großen Eiskugeln sind schwer und eher im unteren Teil der Gewitterwolke zu finden, bei den kleineren Kugeln ist es genau umgekehrt. Aus diesem Grund gibt es im oberen Bereich einer Gewitterwolke zu wenige Elektronen (positive Ladung) und im unteren Bereich zu viele Elektronen (negative Ladung). Dieser elektrische Spannungsunterschied möchte sich ausgleichen/entladen, d. h. die Elektronen wollen dorthin wandern wo sie fehlen, wo sie gebraucht werden. Wenn diese Entladung stattfindet, sehen wir Blitze. Meistens findet diese Entladung zwischen den Wolken statt. Die Elektronen wandern aber auch schon mal auf die Erde. Wir sagen dann dazu: "Ein Blitz ist eingeschlagen". 

 

Wenn ein Blitz entsteht, wird die Luft um den Blitz sehr, sehr heiß und es gibt eine Art Explosion. Diese Explosion ist der hörbare, laute Knall, den wir Donner nennen.

 

Auch wenn Blitz und Donner gleichzeitig entstehen, sehen wir den Blitz oft bevor wir den Donner hören. Das liegt daran, dass Licht unvorstellbar schnell ist, viel viel schneller als z. B. ein Formel-1 Rennwagen. Ein Knall legt den Weg zu Deinem Ohr in Form von Schallwellen zurück, die auch sehr schnell, aber eben nicht so schnell wie Lichtstrahlen sind. 

 

Wie entsteht der Gewitterwind?

Durch die vielen aus der Wolke fallenden Hagelkörner und Regentropfen kühlt sich die Luft unter der Wolke ab. Kalte Luft ist dichter als warme Luft und sinkt auf den Boden. Das spüren wir als Wind.  

 

 

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Was ist Dichte?

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Was ist ein Gas?

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Das mit den Gasen ist für Kinder nicht so einfach, insbesondere vor dem Hintergrund, dass die meisten Gase unsichtbar und nicht zu fühlen sind. 

 

Üblicherweise können Stoffe in drei verschiedenen Zuständen vorliegen (sog. Aggregatzustände): Fest, flüssig und gasförmig.

 

Am einfachsten ist das beim Wasser. Festes Wasser gibt es als Eis, z. B. als Eiswürfel. Aus dem Wasserhahn kommt flüssiges Wasser und wenn Wasser kocht, verdampft es, geht in die Luft über und ist so gasförmig.

 

Insbesondere durch mehr Wärme verändern Stoffe ihren Zustand von fest, über flüssig zu gasförmig. Durch Herabsenken der Temperatur nehmen die Zustände den umgekehrten Weg. Bei normaler Zimmertemperatur ist Wasser flüssig, Sauerstoff dagegen gasförmig und ein Stein sogar fest (Lava ist ein Beispiel für geschmolzene Steine!). Die Zustandsformen sind bei gleicher Temperatur also oftmals unterschiedlich. 

 

Wenn man bedenkt, dass Stoffe aus vielen klitzekleinen Teilchen bestehen, dann zeichnet sich der gasförmige Zustand dadurch aus, dass jedes einzelne Teilchen sehr beweglich ist, viel Platz braucht und sich frei von den anderen Teilchen bewegt. Im flüssigen und festen Zustand sind die Stoffteilchen miteinander verbunden. 

 

Jetzt wird es kompliziert: Stoffe im gasförmigen Zustand sind nicht immer gleichzusetzen mit Gas. Wasser im gasförmigen Zustand ist Wasserdampf, aber kein Wassergas. Die für die Kinder bekanntesten Gase sind Kohlendioxid und Sauerstoff. Beide werden als Gas bezeichnet.

 

Wenn man Gas/gasförmige Stoffe in einen Behälter füllen will, hat man übrigens ein Problem, weil man nur wenig Teilchen hinein bekommt. Deswegen werden Gase gerne mit viel Kraft in stabilen Flaschen zusammengepresst. Hier gibt es als Beispiele die Druckluftflaschen der Taucher oder die kleineren Kohlendioxidflaschen (vgl. Abbildung), mit denen wir unser kohlensäurehaltiges Mineralwasser selber herstellen.  

 

 

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Was ist ein Atomkraftwerk?

Die erschreckenden Bilder aus Japan in Zeitung und Fernsehen bleiben auch den kleinen Kindern nicht verborgen. Natürlich stellen sie sofort viele Fragen - wie meine auch:

 

Was geschieht in einem Atomkraftwerk/Kernkraftwerk? Warum ist ein Atomkraftwerk gefährlich? Was sind überhaupt Atome? Was ist Radioaktivität?

Was passiert mit den Atomkraftwerken in Japan?

 

Hier sind kindgerechte Antworten, die meinen Kindern gefallen haben:

 

In einem Atomkraftwerk wird Strom erzeugt. Die Stromerzeugung funktioniert ähnlich wie bei Kohle und Gas durch Wärme und Dampf. Während bei Kohle und Erdgas Wärme und Dampf durch Verbrennung erzeugt werden, geschieht das bei Atomkraftwerken durch die Spaltung von Atomkernen.

 

Atome sind die kleinsten Teilchen aus denen jeder Stoff besteht. Ein einzelnes Atom ist für das menschliche Auge unsichtbar, weil es ganz winzig ist. Atome haben kleine Kerne z. B. vergleichbar mit einer Pflaume.

 

Bei der Spaltung von Atomkernen wird neben Wärme und Dampf auch Radioaktivität freigesetzt. Das sind für den Menschen sehr gefährliche Strahlen. Sie machen Menschen krank. Während ein Sonnenstrahl sichtbar ist, können wir radioaktive Strahlen nicht sehen, riechen oder auf irgendeine andere Art wahrnehmen. Deswegen wurde ein spezielles Messgerät entwickelt, um die Strahlung und deren Stärke zu erkennen: der Geigerzähler.

 

Radioaktivität darf die Atomkraftwerke nie verlassen. Hierfür werden bei jedem Atomkraftwerk Barrieren/Wände aus Beton, Stahl etc. geschaffen. 

   

In Japan gibt es viele Atomkraftwerke. Einige der Atomkraftwerke funktionieren nach dem Erdbeben jedoch nicht mehr einwandfrei und sind beschädigt. Das zeigt sich daran, dass sie brennen und es Explosionen gegeben hat. Es ist sicher, dass radioaktive Strahlen ausgetreten sind. Es besteht die Möglichkeit, dass noch viel mehr radioaktive Strahlung das Atomkraftwerk verlassen wird. Davor haben die Menschen Angst. Wenn überhaupt können sie sich nur durch entsprechende Schutzkleidung schützen.

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Warum werden die Tage länger?

Jahreszeiten-Modell
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Wie entsteht ein Erdbeben?

Ein Apfel ist mit dem Aufbau der Erde vergleichbar
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Mein siebenjähriger Sohn fragt sich aus gegebenem Anlass, warum die Erde immer wieder wackelt. Warum entstehen Erdbeben? Was passiert bei einem Erdbeben ...? Das waren Fragen, die wir gestern besprochen haben.

 

Die Erde hat drei Hauptbestandteile:

Im Innern befindet sich der Erdkern, der vom Erdmantel umschlossen wird. Erdkern und Erdmantel sind flüssig (und sehr, sehr heiß). Der Erdmantel hat eine äußere Hülle, die harte und feste Erdkruste.

Mir gefällt die Analogie zum Apfel ganz gut und das war auch für meinen Sohn gut nachvollziehbar.

  • Schale = Erdkruste
  • Fruchtfleisch = Erdmantel
  • Gehäuse = Erdkern

 

Im Gegensatz zur Schale eines schönen Apfels hat die Hülle der Erde aber dünne Risse. So hat die Erdkruste einzelne Teile, aus denen sie zusammengesetzt ist (lässt sich ein bisschen mit einem Puzzle vergleichen). Bei diesen einzelnen Teilen wird von Platten gesprochen. Diese Platten schwimmen sozusagen auf dem flüssigen Erdmantel und sind ständig in Bewegung - so wie das auch ist, wenn etwas auf dem Wasser schwimmt. Diese fortwährende und fließende Bewegung spüren wir Menschen gar nicht, weil sie

a) immer da ist und

b) auch nicht stark ist.

Nur wenn diese Platten blöd zusammenstoßen oder sich gar ineinander verhaken, kann es zu ruckartigen Bewegungen dieser Platten kommen. Das ist dann ein Erdbeben. (Durch ein Experiment kann das ganz gut nachempfunden werden - vgl. hier.)

 

Anmerkung:

Auch kleinere Kinder werden das schon ganz gut verstehen können. Mein kleiner hat zumindest genau zugehört :)

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Warum gibt es Tag und Nacht?

"Die Sonne geht auf und unter, so entstehen Tag und Nacht - ist doch alles ganz einfach."

Das ist mit ziemlicher Sicherheit die weit verbreitete Meinung unter Kindern. Dass sich die Sonne aber gar nicht bewegt, sondern die Erde sich um sich selbst dreht, können sich Kinder zumeist schwer vorstellen.

Das können die Kinder ganz einfach ausprobieren. Mit diesem Licht-Experiment / dieser Bewegungsübung zu Tag und Nacht geht das sehr gut.

 

So funktioniert es:

Wir benötigen einen abgedunkelten Raum und eine Taschenlampe. Ein Kind spielt mit einer Taschenlampe die Sonne. Ein anderes Kind spielt die Erde.

Die Sonne leuchtet auf die Erde. Auf der Erde ist Nacht, d. h. die Erde dreht der Sonne den Hinterkopf zu. Jetzt dreht sich die Erde langsam nach links (gegen den Uhrzeigersinn). Im Augenwinkel der Erde geht die Sonne auf, der Morgen beginnt. Wenn die Sonne die Erde frontal anstrahlt, ist Mittag. Wenn die Erde sich weiter dreht, verliert sie die Sonne langsam wieder aus den Augen, die Sonne geht unter. Irgendwann liegt das Gesicht der Erde wieder im Schatten, die Nacht ist zurückgekehrt. 

 

Anmerkung:

  • In Wirklichkeit benötigt die Erde natürlich 24 Stunden, um sich um sich selbst zu drehen.
  • Bei diesem Experiment habe ich komplett vernachlässigt, dass sich die Erde auch um die Sonne dreht. Das würde hier zu weit führen. Hier geht es nur um den Wechsel von Tag und Nacht, der schon schwer genug zu verstehen ist.
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Dreht sich die Sonne um die Erde?

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Was ist Ruß?

Wieso bildet sich Ruß?

Ein Blogartikel der letzten Woche hatte den Titel "Warum Kerzen brennen?"

Dabei ging es auch darum, dass Kohlenstoff und Wasserstoff mit dem Luftsauerstoff zu Kohlendioxid und Wasserstoff reagieren. Das Thema "Ruß" wurde hier vernachlässigt.

Einige Kohlenstoffteilchen verdampfen, bekommen aber überhaupt keinen Luftsauerstoff ab und bleiben übrig. Wenn sie sich abkühlen, werden sie pechschwarz. Das ist Ruß. So entsteht also Ruß!

 

Bei dem obigen Bild hat ein Junge, Salzwasser in einem Löffel über einem kleinen Teelicht verdampfen lassen. Auf dem kalten Löffel hat sich zu seiner Freude schwarzer Ruß gebildet. Das Experiment ist Teil des Buches "Wie kommt das Wasser in die Wolke?" und lässt sich wunderbar einfach zuhause nachmachen. Das ist das Lieblingsexperiment meines Sohnes.

 

Ruß ist unverbrannter Kohlenstoff, der bei vielen Verbrennungsprozessen entsteht. Auf die Frage eines Kindes: "Warum kommt der Schornsteinfeger?" muss deswegen die Antwort lauten: "...um die Kamine vom Ruß zu befreien".

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Warum brennt eine Kerze?

Warum brennen Kerzen? Wie funktionieren Kerzen? Das sind interessante Fragen, nicht nur für kleine Kinder!

 

Woraus besteht eine Kerze?

Eine Kerze hat nicht viele Bestandteile. Sie hat in der Mitte einen Docht, der zumeist aus aus Baumwolle besteht.

Der Rest der Kerze besteht aus Kerzenwachs. Kerzenwachs ist ein Brennstoff vergleichbar mit Holz oder Papier.

 

Woraus besteht Kerzenwachs?

Kerzenwachs besteht aus zwei Teilchenarten: Kohlenstoff und Wasserstoff.

 

Was passiert wenn der Docht einer Kerze angezündet wird?

Das Wachs wird durch die Wärme der Flamme flüssig. Das flüssige Wachs steigt im Docht auf, wird noch heißer und verdampft schließlich (vergleichbar mit kochendem Wasser). Dieser Wachsdampf ist es, der verbrennt. Es ist nicht der Docht! 

 

Wenn der Wachsdampf verbrennt, bildet sich aus Kohlenstoff und dem Sauerstoff der Luft Kohlenstoffdioxid. Aus dem Wasserstoff wird mit dem Luftsauerstoff Wasserdampf.

 

Die Verbrennung zu Wasserdampf ist es, die dafür sorgt, dass die Kerze weiterbrennt. Bei dieser Verbrennung entsteht so viel Wärme, dass immer wieder neue Wachsteilchen verdampfen, sich selbst entzünden und verbrennen.  

 

 

Anmerkung:

Für Kinder ist es wichtig, im Vorfeld wichtig zu verstehen, wie sich das feste Wachs verhält, wenn eine Kerze angezündet wird:

1. Wachs wird flüssig.

2. Wachs wird weniger.

 

Verwandte Artikel:

 

 

 

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Warum werden Blätter bunt?

bunte, abgefallene Blätter
bunte, abgefallene Blätter
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Was ist Tau?

Wie entsteht Tau? Wo kommt das Tauwasser her? Warum gibt es Tau?

 

Tau entsteht, wenn der Wasserdampf der Luft auf kältere Dinge am Boden trifft. Das haben sicher alle Kinder schon an Wiesen festgestellt, die morgens (Morgentau) richtig schön nass sein können. Dann bekommt man immer so nasse Schuhe, obwohl doch die Sonne scheint!

Die Grashalme (ich bleibe jetzt bei dem Beispiel "Wiese") kühlen sich in kalten, klaren Nächten ab. Sie werden so kalt, dass der Wasserdampf, der sie umgebenden Luft, an ihnen flüssig wird. Die Grashalme werden nass.

Im Verlauf des Tages trocknen die Wiesen wieder, weil das Wasser verdunstet. Je sonniger und wärmer es am Tag ist, desto schneller werden die Wiesen wieder trocken und lassen sich besser (und ohne Matschhosen!) bespielen.

Tau kann in jeder Jahreszeit auftreten, immer dann wenn der Temperaturunterschied zwischen der Luft und der Wiese entsprechend groß ist.

 

Übrigens in wolkenreichen Nächten bilden die Wolken eine Art Mantel, die Grashalme weniger auskühlen lässt. Dann kommt es oftmals nicht zu einer Taubildung.

 

Ein ganz einfaches Experiment zu Taubildung ist wie folgt: Stellen sie einen Wasserkocher mitten auf den Tisch. Zuerst lassen sie die Kinder den Wasserdampf bewundern, ggf. auch vorsichtig fühlen (Achtung - Verbrennungsgefahr!). Wenn die Kinder dann einen großen Topdeckel in den Dampf halten, bilden sich am kalten Topfdeckel sofort kleine Wassertröpfchen. Tau ist auch nichts anderes. Wenn man den Topfdeckel dann einige Zeit liegen lässt, trocknet er ganz von selber.

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