Das eigene Wetter erschaffen – Tipps und Tricks für Kinder (und Erwachsene)

Im Frühling und Sommer kann man in vielen Regionen der Erde grandiose Wetterphänomene wie Gewitterstürme und Tornados beobachten. Und dabei auch noch etwas lernen.

Das Wetter ist für viele Kinder der erste Berührungspunkt mit Naturwissenschaften. Ist ihre Neugierde erst einmal geweckt, kann sie sich auch schnell auf andere Wissenschaftsfelder ausweiten. „Das Wetter beeinflusst den Alltag von Kindern, zum Beispiel ob sie zum Spielen nach draußen gehen können oder eine Regenjacke anziehen müssen“, sagt Mary Fairbanks, die als Meteorologin und Leiterin des Bildungsbereichs des National Weather Service der USA arbeitet. Diese wissenschaftliche Einrichtung bietet auch Online-Kurse für Kinder an. „Sie begreifen das Wetter also sehr lebensnah und wollen mehr darüber wissen, wie es entsteht.“

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Meteorlogen fördern das Interesse der Kinder gerne durch Fernsehprogramme und Online-Angebote. „Wenn sie selbst experimentieren können, ist das für Kinder viel spannender, als nur aus Schulbüchern zu lernen“, meint Brittney Bowman, eine Meteorologin des Fernsehsenders WJHL in Johnson City, Tennessee. „Bei einem Versuch Hand anlegen zu können – insbesondere, wenn das Kind ihn selbst aufgebaut hat – unterstützt beim Lernen und Erinnern.“

Neugierig geworden? Hier werden vier dieser Experimente vorgestellt.

Wildes Wetter: Blitze

Was ihr braucht: ein Luftballon, eine Glühbirne, Wolle (wenn man nicht die eigenen Haare benutzen will), und ein dunkles Zimmer.

Wie ihr vorgeht: Blasen Sie den Ballon auf und lassen Sie ihr Kind den Ballon an der Wolle oder seinen Haaren reiben, um ihn statisch aufzuladen. Schütteln Sie den Ballon in einem dunklen Zimmer so nah wie möglich über der nicht eingeschraubten Glühbirne, ohne sie zu berühren. Die Glühbirne wird durch die statische Elektrizität in der Luft flackern.

Die Wissenschaft dahinter: Aufgeladene Partikel, sogenannte Ionen, sammeln sich in Wolken. Die positiv und negativ geladenen Ionen gruppieren sich jeweils, sodass die Wolke ebenfalls entweder positiv oder negativ geladen ist.

Positiv geladene Wolken steigen auf und bilden eine große Gewitterwolke. Die negativ geladenen Gruppen bleiben nah bei der Erde, die ihrerseits positiv geladen ist. Doch Gegensätze ziehen sich an: Die negative Ladung steigt immer weiter an und kann irgendwann nicht mehr von der Atmosphäre gehalten werden. Die Elektrizität wird in Richtung von etwas, das positiv geladen ist, freigegeben – entweder eine andere Wolke oder der Erdboden. So entsteht das, was wir optisch als Blitz wahrnehmen.

Etwas Ähnliches geschieht mit dem Ballon und der Wolle: Die Reibung lädt den Ballon negativ auf, wodurch statische Elektrizität entsteht. Die Glühbirne ist wie die Erde positiv geladen, was die negativ geladenen Ionen vom Ballon anzieht. Wenn sich im Ballon zu viele negative Ionen gebildet haben, entstehen winzige Blitze. Diese werden durch das Flackern innerhalb der Glühbirne sichtbar.

Wildes Wetter: Wolken

Was ihr braucht: Isopropylalkohol und eine leere Plastikflasche.

Wie ihr vorgeht: Gießen Sie Isopropylalkohol in die Flasche, bis der Boden etwas über einen Zentimeter hoch bedeckt ist. Schrauben Sie die Verschlusskappe fest zu und schwenken Sie den Alkohol, bis die komplette Innenseite der Flasche damit benetzt ist.

Lassen Sie ihr Kind die Flasche mit beiden Händen umfassen und in entgegengesetzte bewegen, sodass die Flasche sich in sich verdreht. Kleinere Kinder brauchen hier vielleicht etwas Hilfe. Je stärker Sie die Flasche verdrehen, desto schwieriger wird es, weil der Platz innerhalb der Flasche abnimmt und der Druck in der Flasche dadurch steigt.

Verdrehen Sie die Flasche, bis es nicht mehr geht. Dann lassen Sie los und puff! Eine Wolke entsteht.

Die Wissenschaft dahinter: Sieht man einen klaren, blauen Himmel, bedeutet das meist hohen Luftdruck und hohe Temperaturen im Vergleich zur Umgebung. Genau das passiert auch im Inneren der Flasche beim Verdrehen: Der Druck steigt, was auch die Temperatur im Zentrum steigen lässt. Eine Wolke, die sich am Himmel formt, benötigt Feuchtigkeit, atmosphärische Partikel und abkühlende Luft. Lässt man die Flasche los – was dem Inneren wieder mehr Raum gibt, wodurch Druck und Temperatur sinken – kondensiert die Feuchtigkeit, die natürlicherweise in der Luft enthalten ist, auf den Alkoholpartikeln und formt eine Wolke. Ebenso kondensiert die Feuchtigkeit am Himmel auf Luftpartikeln, wodurch sich Wolken bilden.

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Wildes Wetter: Niedriger Luftdruck (ein Muss für Gewitter)

Was ihr braucht: ein Schraubdeckelglas, Schere, Luftballon, Papier, Strohhalm, Klebeband oder Allzweckkleber, Filzstift

Wie ihr vorgeht: Schneiden Sie das schmale Ende des Ballons ab und ziehen Sie den verbleibenden Teil über die Öffnung des Glases, sodass er wie bei einer Trommel flach aufliegt. Lassen Sie Ihr Kind einen Pfeil aus Papier ausschneiden und stecken Sie ihn so in den Strohhalm, dass er nach außen deutet. Legen Sie den Strohhalm flach auf die Ballonfläche, sodass das Ende mittig aufliegt (ggf. zuschneiden) und der Pfeil über den Rand des Glases hinauszeigt. Kleben Sie den Strohhalm mithilfe von Kleber oder Klebeband fest.

Befestigen Sie ein Blatt Papier an einer Wand und stellen Sie das Glas daneben. Ziehen Sie eine Linie auf Höhe der Pfeilspitze auf dem Papier. Schreiben Sie „hoher Druck“ über die Linie und „niedriger Druck“ unter die Linie. Tada: Ihr Kind hat gerade ein Barometer gebaut, das den Luftdruck misst. Abhängig vom Luftdruck am jeweiligen Tag wird der Pfeil sich heben oder senken. Lassen Sie Ihr Kind einige Tage lang die Anzeige sowie das Wetter dokumentieren.

Die Wissenschaft dahinter: Der Luftdruck ist die Kraft, die vom Gewicht der Luft gesteuert wird. Wenn er sich erhöht, senkte sich die Luft außerhalb des Glases auf den Ballon und das Ende des Strohhalms, was den Pfeil nach oben Richtung „hoher Druck“ zeigen lässt. Im Freien erwärmt sich absinkende Luft nahe der Erdoberfläche und die Feuchtigkeit trocknet ab. „Deswegen wird ein klarer Himmel mit hohem Luftdruck assoziiert“, erklärt Bowman.

Nimmt der Luftdruck ab, drückt weniger Luft auf den Ballon. Die Luft im Inneren des Glases steigt auf, lässt den Ballon sich leicht ausdehnen und der Pfeil zeigt nach unten. Im Freien steigt die Luft ebenfalls in der Atmosphäre auf, wo sie sich abkühlt und kondensiert, bevor sie möglicherweise als Regen zur Erde fällt. Deswegen sind wahrscheinlich Wolken oder ein Sturm im Anmarsch, wenn der Pfeil auf „niedriger Druck“ zeigt.

Wildes Wetter: Tornados

Was ihr braucht:  zwei leere 1,5-Liter-Flaschen ohne Etiketten, Gewebeklebeband, Leitungswasser, Lebensmittelfarbe oder Glitzerpulver.

Wie ihr vorgeht: Geben Sie ein paar Tropfen Lebensmittelfarbe oder ein paar Löffel Glitzerpulver in eine der beiden Flaschen. Fügen Sie Wasser hinzu, bis die Flasche zu dreiviertel gefüllt ist. Stellen Sie die zweite Flasche so auf die erste, dass sich die Öffnungen exakt übereinander befinden, und lassen Sie diese von Ihrem Kind mit dem Klebeband zusammenkleben, sodass kein Wasser austreten kann. Helfen Sie Ihrem Kind, die Flaschen umzudrehen, sodass die volle Flasche oben ist, und verpassen Sie ihr eine kräftige Drehung.

Die Wissenschaft dahinter: Wenn das Wasser von der oberen in die untere Flasche fließt, wird sich die Drehung fortsetzen und so einen Tornado entstehen lassen. Dieser Wasser-Wirbelsturm behält seine Form durch die Zentripetalkraft, die das Wasser zur Mitte der Flasche zieht, während die Erdanziehung es nach unten leitet.

Bei echten Tornados ist das ein bisschen komplexer. Die Winde in einem Wirbelsturm drehen sich weiter, weil sie sich in einem „zyklostrophischen Gleichgewicht“ befinden. Die kreisförmige Bewegung entsteht, wenn die Zentrifugalkraft – die man auch spürt, wenn man im Auto sitzend um eine enge Kurve fährt – in die entgegengesetzte Richtung der Kraft wirkt, die von Unterschieden im Luftdruck hervorgerufen wird, während dieser Druck höher in die Atmosphäre aufsteigt. Wissenschaftlich ausgedrückt nennt man dies Druckgradient. 

„Die Zentrifugalkraft drückt nach außen, während der Druckgradient nach innen drückt“, sagt Bowman. „Aus diesem Gleichgewicht entsteht eine Kreisbewegung.“

Der Artikel wurde ursprünglich in englischer Sprache auf NationalGeographic.com veröffentlicht.