Fünf Stationen auf dem Zeitstrahl
AFB I–IIMaterial M1 zeigt fünf Stationen aus der Geschichte des Kompasses. Die Jahreszahlen stehen am Zeitstrahl, die Beschreibungen daneben — aber sie sind durcheinandergeraten.
| Buchstabe | Beschreibung |
|---|---|
| K | Ein englischer Arzt veröffentlicht ein Buch, in dem er die Erde selbst als riesigen Magneten beschreibt. |
| L | Eine magnetisierte Eisennadel schwimmt auf einem Stück Holz in einer Wasserschale und richtet sich nach Norden aus. |
| M | Ein löffelförmiger Magnetstein dreht sich auf einer glatten Bronzeplatte stets in dieselbe Richtung; benutzt wird er bei Zeremonien. |
| N | Auf der Fahrt über den Atlantik fällt einem Seefahrer auf, dass die Nadel je nach Ort unterschiedlich stark vom geografischen Norden abweicht. |
| O | Über Handelswege gelangt das Wissen nach Arabien und Europa; Seefahrer nutzen den Kompass auf dem Mittelmeer. |
Genau eine Beschreibung gehört zu jeder Zahl auf dem Zeitstrahl.
- Ordne den fünf Zahlen des Zeitstrahls die passenden Buchstaben zu.
- Erkläre, warum der schwimmende Kompass gegenüber dem Löffel auf der Bronzeplatte ein großer Fortschritt war.
- Begründe, warum Station 5 für die Physik besonders wichtig ist, obwohl dabei kein neues Gerät gebaut wurde.
Tipp zu Aufgabe a)
Tipp zu Aufgabe b)
Tipp zu Aufgabe c)
Lösung zu Aufgabe a)
1 → M (Magnetstein auf der Bronzeplatte, 200 v. Chr.)
2 → L (Schwimmkompass, um 1000)
3 → O (Kompass erreicht Europa, um 1200)
4 → N (Kolumbus bemerkt die Missweisung, 1492)
5 → K (Gilbert beschreibt die Erde als Magneten, 1600)
Lösung zu Aufgabe b)
Der Löffel funktionierte nur auf einer großen, absolut glatten und waagerechten Platte. So etwas lässt sich in einem Raum aufstellen, aber nicht auf einem schwankenden Schiff mitnehmen.
Beim Schwimmkompass trägt das Wasser die Nadel. Sie kann sich fast reibungsfrei drehen, und die Schale ist klein und leicht — man kann sie überallhin mitnehmen.
Erst dadurch wurde aus einem Gerät für Zeremonien ein Werkzeug zur Navigation: Man konnte die Richtung nun auch auf offener See bestimmen, wo es keine Landmarken gibt.
Lösung zu Aufgabe c)
Bis 1600 konnte niemand erklären, warum eine Nadel überhaupt nach Norden zeigt. Man vermutete etwa einen Magnetberg am Nordpol oder eine Anziehung durch den Polarstern.
Gilberts Buch lieferte die Erklärung: Die Erde selbst ist ein riesiger Magnet, und die Nadel richtet sich nach dessen Feld aus.
Damit war das Verhalten des Kompasses nicht länger ein Rätsel, sondern folgte einer Regel, die man auch im Labor an Stabmagneten prüfen kann. Aus einem praktischen Werkzeug wurde ein verstandener physikalischer Vorgang — genau das macht diese Station so bedeutend.
Ein Eintrag aus dem Logbuch
AFB II–IIIAuf seiner Fahrt über den Atlantik notierte Kolumbus 1492 etwas, das seine Mannschaft beunruhigte. Material M2 gibt seine Beobachtung sinngemäß wieder.
Die Seeleute fürchteten, ihr Kompass sei kaputt — und ohne Kompass wäre die Rückkehr unmöglich gewesen.
| Ort der Fahrt | Beobachtung an der Nadel |
|---|---|
| nahe der europäischen Küste | Die Nadel zeigt fast genau zum Polarstern. |
| mitten auf dem Atlantik | Die Nadel weicht deutlich nach Westen vom Polarstern ab. |
| weiter westlich | Die Abweichung wird noch größer. |
Der Polarstern steht fast genau über dem geografischen Nordpol.
- Beschreibe mit einem Fachbegriff, was Kolumbus beobachtet hat.
- Erkläre mithilfe des Erdmagnetfeldes, warum der Kompass trotzdem in Ordnung war.
- Heute sagen viele: „Mit GPS im Handy braucht kein Mensch mehr einen Kompass.“ Nimm Stellung zu dieser Aussage.
Tipp zu Aufgabe a)
Tipp zu Aufgabe b)
Tipp zu Aufgabe c)
Lösung zu Aufgabe a)
Kolumbus hat die Missweisung beobachtet: den Winkel zwischen der Richtung, in die die Kompassnadel zeigt, und der Richtung zum geografischen Norden.
Neu an seiner Beobachtung war, dass dieser Winkel nicht überall gleich ist, sondern sich mit dem Ort ändert. Es ist die erste bekannte schriftliche Aufzeichnung dazu.
Lösung zu Aufgabe b)
Die Kompassnadel richtet sich nach dem Erdmagnetfeld aus und zeigt damit zum magnetischen Pol. Der Polarstern steht dagegen über dem geografischen Nordpol.
Diese beiden Punkte liegen nicht an derselben Stelle. Von Europa aus liegen sie fast in einer Linie, sodass der Unterschied kaum auffällt. Je weiter das Schiff nach Westen fuhr, desto größer wurde der Winkel zwischen beiden Richtungen.
Der Kompass hat also völlig richtig funktioniert — er zeigte weiterhin die Richtung des Magnetfeldes an. Falsch war nur die Annahme der Mannschaft, diese Richtung müsse überall auf der Welt mit dem Polarstern übereinstimmen.
Lösung zu Aufgabe c)
Für die Aussage spricht einiges: GPS ist genauer als jede Missweisungstabelle, zeigt zusätzlich den Standort auf der Karte an und ist für die meisten Alltagswege völlig ausreichend.
Dagegen spricht, dass GPS Strom und Satellitenempfang braucht. In engen Tälern, im dichten Wald, bei Kälte oder nach zwei Tagen ohne Steckdose fällt es aus. Ein Magnetkompass funktioniert dagegen ohne Energie, überall und bei jedem Wetter.
Eigenes Urteil: Die Aussage stimmt nur für kurze Wege in bewohntem Gebiet. Auf Touren fernab von Straßen, auf Schiffen und in Flugzeugen bleibt der Kompass als Reserve unverzichtbar — und dieselbe Physik steckt ohnehin im Handy, denn auch dort arbeitet ein Magnetfeldsensor.