Das Längengradproblem
Beschreibung Das Längengradproblem
Heute navigieren uns Satelliten präzise an den gewünschten Ort, doch von 250 Jahren gab es noch große Probleme bei der richtigen Navigation. Es war zum Beispiel keine Seltenheit, dass sich Schiffe im weiten Ozean verirrten. Zwar konnten die Seeleute damals bestimmen, wie weit nördlich oder südlich sie waren, aber sie konnten die westlichen und östlichen Positionen nicht angeben.
Kartographen verwenden daher seit 1000 Jahren Breiten- und Längengrade, um die Welt genau darzustellen. Dabei umkreisen die Breitengrade die Erde als horizontale, parallele Linien. Der Äquator ist der bekannteste Breitengrad. Zur Berechnung des Breitengrads wird die Mittagssonne am Äquator verwendet, die dort am höchsten steht. Dafür wird dann der Winkel zwischen der Sonne und dem Horizont verwendet.
Längengrade werden auf der Karte oder dem Globus als senkrechte Linien dargestellt, welche vom einen Pol zum anderen verlaufen. Beim Längengrad funktioniert die eben beschriebene Berechnung jedoch nicht. Jede Verschiebung um 15 Grad nach Osten oder Westen gibt an, dass die Sonne eine Stunde später oder früher aufgeht. Deswegen muss man für die Berechnung des Längengrads wissen, wie viel Uhr es im gleichen Moment an zwei verschiedenen Orten auf der Welt ist.
Früher haben Seeleute versucht anhand der Sonne die Uhrzeit an ihrem jeweiligen Standort zu bestimmen. Gleichzeitig haben sie die Uhrzeit von ihrem Heimathafen mithilfe von Pendeluhren mit auf Reisen genommen. Diese Uhren waren jedoch sehr ungenau, da sie vom Seegang beeinflusst wurden.
Es war der nicht sonderlich gebildete Sohn eines Zimmermanns, der das Längengradproblem schließlich löste. Es hieß John Harrison und beschäftigte sich sehr viel mit Uhren. Er benötigte 31 Jahre, um seine äußerst präzise Uhr zu entwickeln. Das sogenannte Chronometer revolutionierte die Navigation auf See. Wir kennen diese Uhren heute zum Beispiel als unsere Armbanduhren.
Die heutige Schifffahrt arbeitet mit GPS, welches Atomuhren nutzt. Hier wird die Zeit anhand hochfrequenter Schwingungen gemessen, um Breiten- und Längengrad überall auf der Erde zu bestimmen. Es ist jedoch bei der Positionsbestimmung immer noch wichtig zu wissen, wie spät es im selben Moment an zwei unterschiedlichen Orten auf der Welt ist.
Transkript Das Längengradproblem
Vor 250 Jahren verirrten sich Schiffe oft auf dem weiten Ozean. Die Seeleute konnten zwar anhand der Position der Sonne bestimmen, wie weit nördlich oder südlich sie waren doch sie hatten keine Möglichkeit, zu bestimmen, wie weit im Osten oder im Westen sie segelten. Seit mehr als Tausend Jahren hatten Kartographen Gitterlinien, bekannt als Breitengrade und Längengrade, genutzt, um die Welt präzise darzustellen. Breitengrade umkreisen die Erde als horizontale, parallele Linien. Der Äquator ist der bekannteste Breitengrad. Da die Mittagssonne am Äquator am höchsten steht, kann man den Breitengrad anhand des Winkels zwischen der Sonne und dem Horizont berechnen. Den Längengrad zu berechnen funktioniert so aber nicht. Längengrade werden als senkrechte Linien dargestellt, die von Pol zu Pol verlaufen. Für jede Verschiebung um 15 Grad nach Osten oder Westen geht die Sonne eine Stunde später oder früher auf. Um den Längengrad zu berechnen muss man deswegen wissen, wie viel Uhr es im gleichen Moment an zwei unterschiedlichen Orten auf der Welt ist. Wenn du zum Beispiel weißt, dass es in deinem Heimathafen gerade 14 Uhr ist, und du hast anhand der Sonne festgestellt, dass es an deinem derzeitigen Standort gerade 12 Uhr mittags ist, dann musst du dich 30 Grad westlich des Hafens befinden. Seeleute konnten also anhand der Sonne die Uhrzeit an ihrem jeweiligen Standort bestimmen. Die Uhrzeit ihres Heimathafens versuchten sie mithilfe von Pendeluhren quasi auf ihre Reise mitzunehmen. Diese Uhren waren aber hoffnungslos ungenau, da sie vom Seegang beeinflusst wurden. Es war der nicht sonderlich gebildete Sohn eines Zimmermanns namens John Harrison, der das Längengrad-Problem löste. Harrison war besessen von Uhren und er erkannte rasch, dass auf Schiffen Uhren vonnöten waren, die sich auf Mechanik und nicht auf die Schwerkraft verließen. Harrison benötigte 31 Jahre, um seine außergewöhnlich präzise Uhr zu entwickeln, ein sogenanntes Chronometer. Es revolutionierte die Navigation zu See. Heutzutage werden solche Präzisionszeitmesser meistens als Armbanduhren verwendet. Heutige Schiffe verlassen sich lieber auf GPS. GPS nutzt Atomuhren, die die Zeit anhand hochfrequenter Schwingungen messen, um den Breitengrad und den Längengrad überall auf der Erde zu bestimmen. Aber auch heute noch besteht das Geheimnis bei der Bestimmung deiner Position auf der Erde darin, zu wissen, wie viel Uhr es im selben Moment an zwei unterschiedlichen Orten auf der Welt ist.
Das Längengradproblem Übung
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Beschreibe das Längengradproblem.
TippsSchiffsfahrerInnen hatten früher mit dem Längengradproblem zu kämpfen.
Heute ist das Längengradproblem durch die Verwendung neuer Technik gelöst.
Die Nord-Süd-Position kann man anhand des Sonnenstandes genau bestimmen.
LösungLange Zeit konnten SeefahrerInnen nicht genau bestimmen, wo sie sich auf dem Ozean befanden.
Sie konnten zwar anhand des Sonnenstandes herausfinden, wie weit nördlich oder südlich sie segelten, aber ihre Längengradposition blieb ihnen unbekannt.
Erst mit der Entwicklung mechanischer Uhren wurde dieses Problem gelöst. Mit Hilfe von mechanischen Uhren kann man zwei Uhrzeiten vergleichen.
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Bestimme Informationen zum Längen- und Breitengrad.
TippsBreitengrade sind Linien von Westen nach Osten.
Der Fachbegriff für Längengrad ist Meridian.
Längengrade sind Linien von Norden nach Süden.
LösungBreitengrade
- Breitengrade sind Linien von Westen nach Osten.
- Der mittlere Breitengrad ist der Äquator. Er teilt die Erde in eine Nord- und eine Südhalbkugel.
- Der nördliche und der südliche Wendekreis liegen bei 23,4°. Sie begrenzen die Zone der Tropen.
- Die Polarkreise liegen bei 66,5°.
- Meridiane, also Längengrade, sind Linien von Nord nach Süd.
- Sie liegen östlich und westlich eines Nullmeridians.
- Der Nullmeridian, der Bezugspunkt für Datum und Weltzeit ist, verläuft durch Greenwich in England.
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Erkläre die geographischen Koordinaten.
TippsLängengrade und Breitengrade bilden ein Netz, das den Globus umspannt.
Normalnull bezeichnet ein bestimmtes Meeresspiegelniveau.
Der Nullmeridian verläuft durch einen kleinen Ort in England.
LösungBreitengrad, Längengrad und Meereshöhe sind die geographischen Koordinaten eines Ortes. So lässt sich die Position eines jeden Punktes auf der Erdkugel genau festlegen.
Durch Greenwich, einem kleinen Ort in England, verläuft der Nullmeridian. Er markiert 0° westlicher oder östlicher Länge. Je weiter man sich vom Nullmeridian entfernt, desto größer ist die Zeitverschiebung.
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Untersuche, warum es unterschiedliche Uhrzeiten auf der Welt gibt.
TippsVon Norden nach Süden ändert sich die Zeit nicht.
Zwei angrenzende Zeitzonen haben nur einen geringen Zeitunterschied.
Die Anzahl der Zeitzonen orientiert sich an der Anzahl der Stunden eines Tages.
LösungUnsere Erde ist in 24 Zeitzonen aufgeteilt, die sich oft an Ländergrenzen orientieren. Eigentlich wäre eine Zeitzone aber 15° breit. Der Unterschied zwischen zwei angrenzenden Zeitzonen beträgt eine Stunde.
In den meisten europäischen Ländern herrscht die Mitteleuropäische Zeit.
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Stelle die geschichtliche Reihenfolge der Ereignisse dar.
TippsHeute greifen Schiffe auf Technik aus dem Weltall zurück.
Früher konnten Seeleute ihre Position nicht genau bestimmen.
Die Entwicklung einer neuen Uhrentechnik revolutionierte die Schifffahrt.
LösungIn der Vergangenheit verirrten sich oft Schiffe auf den Weltmeeren. Sie konnten ihre Position nicht, oder mit Hilfe von Pendeluhren nur sehr ungenau, bestimmen.
Eine Erfindung brachte hierzu die Lösung:
- John Harrison entwickelte eine rein mechanische Uhr.
- Mit ihrer Hilfe konnten nun zwei Uhrzeiten, nämlich die aktuelle und die des Heimathafens, verglichen werden.
- So konnte die Position bestimmt werden.
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Vergleiche die Lage Londons mit der Lage Berlins.
TippsLondon liegt westlich von Berlin und hat eine geringere Meereshöhe.
Der Zeitunterschied von London und Berlin ist gering.
Meridiane verlaufen von Pol zu Pol und haben am Äquator den größten Abstand.
LösungZwischen den Längengraden bedeutet eine Stunde Zeitunterschied eine Verschiebung um 15° nach Ost oder West.
London und Berlin liegen etwa 15 Längengrade auseinander und haben somit einen Zeitunterschied von einer Stunde. Wenn du es ganz genau haben willst, liegen London und Berlin 13 Grad 17 Minuten und 5 Sekunden auseinander.
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