Kompass – Orientierung am Magnetfeld der Erde

Kompass – Orientierung am Magnetfeld der Erde Übung

• Erkläre die wichtigsten Aspekte des Kompasses.

  Tipps

  Lösung

  Ein Kompass besteht im Wesentlichen aus einer drehbar gelagerten Magnetnadel und einer Skala. Die Kompassnadel richtet sich im Magnetfeld der Erde aus. Der Nordpol der Kompassnadel zeigt zum magnetischen Südpol der Erde. Der magnetische Südpol liegt in der Nähe des geografischen Nordpols. Die Abweichung wird Missweisung genannt. Außerdem wandern die magnetischen Pole der Erde mit der Zeit.

• Beschreibe, wie ein Kompass aufgebaut ist.

  Tipps

  Ein Kompass besteht üblicherweise aus einem Gehäuse, auf dem eine drehbare Skala angebracht ist.

  Die Skala ist meist mit den Buchstaben N, O, S und W beschriftet, die für die Himmelsrichtungen Nord, Ost, Süd und West stehen.

  In der Mitte der Skala befindet sich ein feines Lager, auf dem die Kompassnadel befestigt ist. Bei der Kompassnadel handelt es sich um einen kleinen, dünnen Magneten. Deswegen wird sie auch Magnetnadel genannt.

  Zum Schutz wird das Gehäuse mit einem Sichtglas abgedeckt.

  Lösung

  Ein Kompass besteht üblicherweise aus einem Gehäuse, auf dem eine drehbare Skala angebracht ist. Sie ist meist mit den Buchstaben N, O, S und W beschriftet, die für die Himmelsrichtungen Nord, Ost, Süd und West stehen. In der Mitte der Skala befindet sich ein feines Lager, auf dem die Kompassnadel befestigt ist. Zum Schutz wird das Gehäuse mit einem Sichtglas abgedeckt. Bei der Kompassnadel handelt es sich um einen kleinen, dünnen Magneten. Deswegen wird sie auch Magnetnadel genannt.

• Beschreibe, in welche Richtung Lisa und Max gehen müssen.

  Tipps

  Wenn das Laufen in eine der vier Himmelsrichtungen nicht ausreicht, dann probiere es mit einer Kombination von zwei Himmelsrichtungen!

  Lösung

  Damit Lisa und Max den Aussichtspunkt erreichen, müssen sie sich in Richtung Nordost begeben. Sie bewegen sich auf der Karte also zwischen Richtung Norden und Osten.

• Beschreibe das Innere der Erde.

  Tipps

  Lösung

  Der innere Erdkern bildet das Zentrum und besteht hauptsächlich aus dicht gepacktem, festem Eisen. Er ist umschlossen von einer Schicht aus heißem, flüssigem und elektrisch leitfähigem Eisen, die äußerer Erdkern genannt wird. Ihm folgt der dicke Erdmantel, der sich vor allem aus unterschiedlichen Verbindungen von Sauerstoff, Silizium und Magnesium zusammensetzt. Ganz außen ist die Erdkruste, auf der wir herumspazieren. Das flüssige Eisen des äußeren Kerns steigt aufgrund seiner Temperatur bis in den Erdmantel auf, wo es abkühlt und wieder absinkt. So bilden sich gigantische Ströme aus flüssigem Eisen. In Verbindung mit der Rotation der Erde wirken sie wie ein Dynamo. Deshalb spricht man auch vom Geodynamo. Der Geodynamo erzeugt ein Magnetfeld, das in seiner Gestalt dem eines Stabmagneten ähnelt. Das ist das Erdmagnetfeld.

• Definiere die Polgesetze.

  Tipps

  Das erste Polgesetz besagt, dass Nord- und Südpol eines Magneten sich anziehen.

  Das zweite Polgesetz besagt, dass gleichnamige Pole sich gegenseitig abstoßen.

  Wenn du die Nordseite eines Magneten in die Nähe der Nordseite eines anderen Magneten bringst oder die Südseite eines Magneten in die Nähe der Südseite eines anderen Magneten, dann werden sie sich voneinander weg bewegen.

  Lösung

  Sprechen wir über Magnete, haben sie immer zwei Pole: einen Nordpol (N) und einen Südpol (S). Diese Pole sind charakteristische Eigenschaften von Magneten und beeinflussen ihr Verhalten im Magnetfeld.

  Die Polgesetze sind grundlegende Prinzipien in der Physik, die das Verhalten von magnetischen Polen beschreiben. Dieses Phänomen beruht auf den magnetischen Kräften, die zwischen den Polen wirken.

  Der erste Polgesetz besagt, dass Nord- und Südpol eines Magneten sich anziehen. Das bedeutet: Wenn du die Nordseite eines Magneten in die Nähe der Südseite eines anderen Magneten bringst, dann werden sie sich gegenseitig anziehen. Diese Anziehungskraft zwischen ungleichnamigen Polen ist der Grund, warum Magnete „zusammenkleben“ können.

  Das zweite Polgesetz besagt, dass gleichnamige Pole einander abstoßen. Wenn du die Nordseite eines Magneten in die Nähe der Nordseite eines anderen Magneten bringst oder die Südseite eines Magneten in die Nähe der Südseite eines anderen Magneten, dann werden sie sich voneinander weg bewegen. Diese Abstoßung zwischen gleichnamigen Polen sorgt dafür, dass sich Magnete gegenseitig abstoßen und nicht „zusammenkleben“ können.

• Beschreibe, in welche Richtung Emma sich bewegen muss.

  Tipps

  Die Missweisung ist die Abweichung zwischen der Ausrichtung der Kompassnadel und der geografischen Nordrichtung.

  In diesem Fall weist der Kompass also $22$ Grad nach Osten statt genau nach Norden.

  Um die wahre Himmelsrichtung zu erhalten, muss Emma die Missweisung berücksichtigen und die Kompassanzeige korrigieren. Weil der Kompass $22$ Grad nach Osten zeigt, muss sie die Kompassnadel um $22$ Grad gegen den Uhrzeigersinn drehen, um die wahre Nordrichtung zu erhalten.

  Lösung

  Auf der Karte sieht Emma, dass das Forschungslager genau nach Westen liegt. Die geografische Nordrichtung wird durch den wahren Nordpol der Erde bestimmt. Wenn man sich in Richtung Westen begibt, bewegt man sich parallel zum Äquator und entfernt sich von den geografischen Polen (Nordpol und Südpol).

  Als Emma den Kompass benutzt, bemerkt sie eine Missweisung von etwa $22$ Grad nach Osten. Die Missweisung ist die Abweichung zwischen der Ausrichtung der Kompassnadel und der geografischen Nordrichtung. In diesem Fall weist der Kompass also $22$ Grad nach Osten statt genau nach Norden.

  Um die wahre Himmelsrichtung zu erhalten, muss Emma die Missweisung berücksichtigen und die Kompassanzeige korrigieren. Weil der Kompass $22$ Grad nach Osten zeigt, muss sie die Kompassnadel um $22$ Grad gegen den Uhrzeigersinn drehen, um die wahre Nordrichtung zu erhalten.

  Nach der Korrektur zeigt der Kompass nun nach Nordwesten. Das bedeutet, dass das Forschungslager tatsächlich in Richtung Nordwest liegt, wenn Emma sich am Kompass orientiert.

  Um das Forschungslager zu erreichen, muss Emma in Richtung Nordwest gehen, da das Forschungslager genau in dieser Richtung liegt, wie auf der Karte angegeben.