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Ist die Erde wirklich eine Kugel?


In PLUS LUCIS 1/94 stellte Herr Kühnelt die Frage "Woher
wissen wir ...?" Der große Didaktiker Martin Wagenschein
formuliert sie als "Wie kam man darauf?" und weist ihr für
den Physikunterricht eine wesentliche Bedeutung bei (histo-risch-
genetische Methode). Wie kam man auf die Kugelform
der Erde?
Die bekannte Messung von ERATOSTHENES (276 - 194 v.
Chr.), der erstmalig den Umfang der Erde bestimmte, war
nur möglich, weil er bereits von der Kugelform der Erde
überzeugt war! Seine Situation ist vergleichbar mit jener von
Foucault, der mit seinem Pendelversuch auch die längst ak-zeptierte
und bewiesene Tatsache der Erdrotation zeigen
konnte. Bereits ein Jahrhundert vor Eratosthenes lehrte ARI-STOTELES
(384 - 322 v. Chr.) die Kugelform der Erde, was
für die antike Gelehrtenwelt maßgeblich wurde. Doch wie
kam er darauf?
1. Von am Horizont auftauchenden Schiffen werden immer
zuerst die Mastspitzen sichtbar - und zwar gleichgültig, aus
welcher Himmelsrichtung sie kommen. Dies deutet auf
eine gewisse Krümmung der Erde hin - sie muß aber noch
lange keine Kugel sein.

2. Bei Reisen nach Norden oder Süden verändern sich die
Sternbilder, genauer gesagt die Polhöhen der Gestirne.
Reist man nach Norden, so gelangt etwa der Polarstern im-mer
höher in Richtung Zenit, den er erreichen würde, falls
man sich am Nordpol befände. Diese Beobachtung belegt
eine Nord-Süd-Krümmung der Erde, sie könnte also die
Form einer Walze haben - auch diese Theorie wurde vor
Aristoteles vertreten. Zum Nachweis einer Ost-West-Krümmung
braucht man genaue Uhren, da sich bei einer
Reise in dieser Richtung nicht die Polhöhen der Gestirne,
sondern nur ihre Auf- und Untergangszeiten ändern. Sol-che
Uhren gab es in der Antike noch nicht.
3. Die für Aristoteles entscheidende Beobachtung war jene
der Mondfinsternis. Unter der Annahme, daß die Ursache
der Verfinsterung des Mondes sein Durchgang durch den
Erdschatten ist, kann man auf die Kugelform der Erde
schließen. Denn die Begrenzung dieses Schattens wird als
Kreis gesehen, wann und wo auch immer die Finsternis
auftritt. Bei einer Erde als Scheibe oder Walze müßten
auch einmal elliptische oder gerade Begrenzungen zu se-hen
sein.

Im mitteleuropäischen Raum verschwand dieses Wissen mit
dem Zerfall des Römischen Reichs und wurde erst wieder ab
ca. 1000 n. Chr. durch Kontakte mit den Arabern wiederent-deckt.
Bald danach war jedoch die Kugelgestalt der Erde
von der Kirche akzeptiert und wurde gelehrt.
Im Unterricht stellt sich das Problem, daß diese Beobach-tungen
nicht unmittelbar zugänglich bzw. den Schülern un-bekannt
sind. Dies führt zur paradoxen Situation, daß jedem
Volksschüler die Kugelgestalt der Erde bekannt ist, aber spä-ter
kaum jemand gute Gründe für dieses Wissen angeben
kann (siehe dazu auch den Bericht einer Missionarin in
Afrika). Wegen der fehlenden Beobachtungsgrundlage
schlage ich vor, die Frage nach der Form der Erde als An-regung,
Motivation, Ausgangspunkt für eigene Überlegun-gen
und Beobachtungen der Schüler einzusetzen. Dazu eine
Unterrichtsskizze:
Nach der Frage, seit wann die Kugelform der Erde bekannt
ist und der meist überraschenden Anwort vertritt der Lehrer
die Position der scheibenförmigen Erde und die Schüler
müssen ihn von der Kugelform überzeugen - ohne Satelli-tenbilder,
sondern mit Argumenten, wie sie einem Menschen
der Antike zugänglich gewesen wären. Diese Diskussion be-zweckt,
den Schülern die fehlenden Grundlagen ihres eige-nen
"Wissens" bewußt zu machen, sie "produktiv zu verun-sichern"
(Wagenschein). Nach der Erörterung der oben an-geführten
Punkte könnte die Messung des Eratosthenes be-sprochen
werden, vielleicht unter der Frage: Wie konnte
man bereits in der Antike den Umfang der Erde recht genau
bestimmen, ohne allzuweit gereist zu sein?
Sind diese Argumente verstanden, kann man gleich wieder
verunsichern: Sie ist ja doch keine Kugel! Heute wissen wir,
daß die Erde an den Polen abgeplattet ist. Wie konnte man
darauf kommen?

Zwei Beobachtungen im 17. Jahrhundert führten zur Unter-suchung
dieser Frage:
• Gleich lange Pendel schwangen an verschiedenen Orten
der Erde verschieden schnell, abhängig vom Breitengrad.
• Fernrohrbeobachtungen zeigten, daß die Planeten Jupiter
und Saturn die Form von Rotationsellipsoiden einnehmen.
Doch wie konnte man eine Abplattung messen, wenn man
selbst nicht von der Erde weg kann, um sie von oben her zu
beobachten? Wieder mußte man die Gestirne zu Hilfe neh-men.
In zwei Expeditionen der Pariser Akademie der Wis-senschaften
(1735 - 1744) versuchte man, in Peru und in
Lappland Bögen gleich großer Winkel auf der Erdoberfläche
zurückzulegen.


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