Physik der Atmosphäre

Fortsetzung des Stratosphären-Projektes:

Schüler diskutieren Messwerte ihres Wetterballons mit Wissenschaftler

Am 05.09.2023 erhielt die Stratosphären-Projektgruppe Besuch von Herrn Dr. Rabanus vom Forschungs¬zentrum Jülich. Anlass dazu waren die Fragen, die sich nach dem Flug des Wetter¬ballons im Rahmen der Auswertung ergeben hatten.

Zur Vorgeschichte: Am 15. Mai konnte nach langer und intensiver Vorbereitung im Beisein der gesamten Schulgemeinschaft der Wetterballon auf dem Schulhof gestartet werden. Der Wetter¬ballon trug eine Sonde mit verschiedenen Kameras, Messgeräten und Datenloggern – alles gut verpackt, um den zu erwartenden Temperaturen von bis zu -50°C während des Fluges standhalten zu können. Mit an Bord war auch ein Arduino zur Aufzeichnung ver¬schie-de¬ner Messwerte (Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Höhe), der von einer Infor-matik¬projektgruppe gebaut und programmiert worden war. Seit der erfolgreichen Bergung am Nachmittag des 15. Mai beteiligten sich unterschiedliche Klassen und Kurse an der Aus¬wer-tung der Daten. Der Ballon war ganze 27 km hoch gestiegen - jedoch nicht die erwar¬te¬ten 36 km. Was war die Ursache hierfür?

Um diese und andere Fragen zu klären, lud die Projektgruppe im Rahmen der Forschungs-börse Herrn Dr. Rabanus ein - einen Physiker, der zur Zeit am Forschungszentrum Jülich arbeitet und der sich mit der Physik der Stratosphäre auskennt. In dem Vortrag von Herrn Dr. Rabanus erfuhren die Schüler viel Wissenswertes über die unterschiedlichen Schichten der Atmosphäre mit ihren typischen Eigenschaften, Vorgängen und Phänomenen wie z.B. der Entstehung von Polarlichtern oder der Ozonschicht. Hier konnten Bezüge zu dem Flug des Wetterballons hergestellt werden, denn viele der von Herrn Dr. Rabanus vorgestellten Aspekte konnten durch die selbst gewonnenen Messdaten bestätigt werden bzw. Herr Dr. Rabanus konnte so den Schülerinnen und Schülern noch einmal die Ursachen für die im Laufe des Fluges des Wetterballons aufgezeichneten, durchaus unterschiedlichen Mess¬werte veranschaulichen. Zusätzlich ergaben sich weitere Anregungen für noch tiefergehende Auswertungen der Messdaten - was nochmals zeigt, wie vielschichtig dieses Projekt ist. Herr Rabanus sprach der Projektgruppe seine ausdrückliche Anerkennung für dieses spannende Projekt aus.

Neben dem Vortrag waren für die Schülerinnen und Schüler sicherlich das Spannendste die sich an den Vortrag anschließenden Experimente mit flüssigem Stickstoff, den Herr Dr Raba-nus für ein Modellexperiment mitgebracht hatte. Die Messwerte zeigten, dass der Wetter-ballon auf 6 km Höhe durch Wolken geflogen sein musste, die -21°C kalt waren. Hier musste der Ballon also kleine Eiskristalle passieren. In höheren Schichten durchflog er ebenfalls Wol-ken. War das der Grund, warum er früher geplatzt war als vermutet? Eine mögliche Be¬schä-digung der Latexhülle des Ballons durch die Eiskristalle? Als Modell¬experiment tauchten die Schülerinnen und Schüler aufgeblasene Latexhandschuhe in einen Behälter mit flüs¬si¬gem, eisigem Stickstoff und entwickelten weitere Experimente. Man konnte erkennen, dass sich durch die extrem tiefen Temperaturen nicht nur das Volumen der Handschuhe ver¬än¬der¬te, sondern auch die Beschaffenheit des Materials selber. So wurde es nachvollziehbar, dass die niedrigen Temperaturen in der Atmosphäre den Wetterballon ggf. zu einem verfrühtem Plat-zen gebracht haben könnten. Dies ist allerdings nur eine von mehreren Hypothesen. Die Grup¬pe bleibt am Thema.