Neigungswinkel / Sonneneinstrahlung

Hallo liebe® Geo-Experte(in),

ich und meine Arbeitsgruppe haben eine Aufgabe gestellt bekommen von der wir nicht wissen wie wir an sie herangehen sollen. Die Aufgabe lautet wie folgt:

Ein Landwirt in Rhöndorf (Stadt Bad Hinnef) möchte die Neigung seines Weinberges so verändern, dass auf die nach Süden exponierte Fläche am 21. Juni die Sonnenstrahlen mittags genau senkrecht einfallen. Welche Neigung zur Horizontalebene muss die Weibergfläche dazu aufweisen? Stellen Sie Ihren Lösungsweg dar.

Haben Sie vielleicht einen Tip wie wir da vorgehen müssen um das zu berechnen? Leider tappen wir total im Dunklen…

Wie wären Ihnen sehr sehr dankbar.
Viele Grüße,
Jasmina und Karen

Hallo. Ist leider auch nicht mein Gebiet… Mit Sicherheit etwas muss beachtet werden, dass die geographische Breite von Rhöndorf 50 Grad beträgt.

Wünsche guten Erfolg - und bin an der Auflösung interessiert!

Gruss
Frank

Hallo Frank,

bin zwar nicht sicher ob das richtig ist, habe es aber nach 1,2 Tips jetzt wie folgt gelöst;

Die Sonne steht am 21.06. auf dem nördlichen Wendekreis im Zenit. Dieser liegt bei 23°26’16’’ (für die Rechnung gerundet auf 23,5°) nördlicher Breite. Hier steht die Sonne am 21.06. im Winkel von 90° zur Erde (senkrecht). Rhöndorf liegt viel weiter nördlicher; bei 50° 40’N (für die Rechnung gerundet auf 50°). Dort steht die Sonne nie im Zenit, aber am 21.06. immerhin am Höchsten im Jahreslauf. Um den optimalen Winkel der Sonneneinstrahlung in Rhöndorf zu errechnen muss also die Differenz von Rhöndorf zum nördlichen Wendekreis (26,5°) zu den 90° addiert werden. Dadurch ergibt sich eine Neigungswinkel von 116,5°.

Klingt gut oder? Hoffe das stimmt auch… :wink:

Schönen Sonntag noch,
Jasmina

Hallo Jasmina und Karen,

ich denke, in der Aufgabe sind folgende Punkte gegeben:

  • der Ort und der Breitengrad und Längengrad
  • das Datum, 21.6. Sommeranfang (der längste Tag im Jahr)
    googelt mal die Stellung, Neigungswinkel der Erde am 21.6. nach, dann errechnet oder schaut nach wie sich dieser Sonnenstraheleinfall in Bad Honnef auswirkt…wenn ihr den Winkel in Bad Honnef habt, müsst ihr nur die Differenz zu 90° ausrechnen und das ist der Neigungswinkel des Weinbergs…

Ich hoffe, ich konnte ein klitze-klein-wenig helfen!!
Grüße
Ana

Hallo Jasmina und Karen,

ich denke, in der Aufgabe sind folgende Punkte gegeben:

  • der Ort und der Breitengrad und Längengrad
  • das Datum, 21.6. Sommeranfang (der längste Tag im Jahr)
    googelt mal die Stellung, Neigungswinkel der Erde am 21.6.
    nach, dann errechnet oder schaut nach wie sich dieser
    Sonnenstraheleinfall in Bad Honnef auswirkt…wenn ihr den
    Winkel in Bad Honnef habt, müsst ihr nur die Differenz zu 90°
    ausrechnen und das ist der Neigungswinkel des Weinbergs…

Ich hoffe, ich konnte ein klitze-klein-wenig helfen!!
Grüße
Ana

Hallo Ana,
Vielen Dank für die super schnelle Antwort!!!
Klingt ja eigentlich Alles sehr schlüssig. Demnach läge der optimale Winkel bei Rhöndorfs Breitengrad von 50°N meiner Rechnung nach bei 116,5°…Hoffe da liegt jetzt kein Denkfehler mehr vor…

Vielen Dank noch mal und einen schönen Sonntag,
Jasmina

Hallo Jasmina,

das tönt ja wunderbar! Nur: Wie soll das konkret umgesetzt werden? Wie soll der arme Bauer in seinem Rebberg einen Neigungswinkel von 116 Grad baggern? Ist ja mehr als 90 Grad, übersenkrecht gewissermassen… Da wär’ ein Besuch im Aldi einfacher :smile: Oder hab ich was übersehen?

Gruss
Frank

Hallo und guten Morgen, die Kinder schlafen noch, also sitz ich am Rechner…

die Zahlen hab ich jetzt nicht im Kopf…am besten, ihr macht eine Skizze mit den jeweiligen „Zwischenrechnungswinkeln“ und vergesst nicht, in es war nach dem Winkel im Bezug zur Horizontalebene gefragt!

Viel Erfolg und noch viel Spaß bei der Ausarbeitung…
Auch einen schönen und hoffentlich noch sonnigen Sonntag!
Ana

Hallo Frank,

haha, stimmt! :smiley: Oh man, gut dass ich kein Consultant für Weinbauern bin…
Hm, dann vermutlich vom 90° Winkel abziehen, sprich 63,5°… Dachte ich zumindest, aber gemessen an den anderen Antworten stimmt das so auch nicht! Es bleibt also weiter spannend!

Viele Grüße!

Habe das Problem mal einem Mathematik- und Geografielehrer weitergeleitet… mal sehen. Halten wir uns auf dem laufenden!

Trotzdem einen schönen Sonntag,
Frank

Gute Idee!

-) Ich warte noch auf weitere Tips, denn ich komme gerade nicht mehr weiter. Melde mich wenn ich was Neues weiß!

Bis dann

Also es macht glaube ich wenig Sinn, wenn ich euch einfach nur die Antwort gebe, denn ihr solllt ja einen Löungsweg vorlegen und selber denken. Dabei unterstütze ich gerne.

Anschaulich wird hier erst mal dargestellt, um was es bei dieser Berchnung geht:

http://www.bull.eichendorff-gymnasium.de/nwt/sph_ast…

Was berücksichtigt werden muß ist zunächst mal die Deklination, also der Winkel zwischen der Sonne, bei Sonnenhöchststand und der Äquatorebene an einem bestimmten Tag. Dazu habe ich hier (denn wir wollen ja alle richtig zitieren) die Näherungsformel

Deklination = 23,4°*sin(360°*(284+n)/365)

gefunden:

http://mb71.mb.fh-osnabrueck.de/PV-Anlage/sunrise/su…

Ich komme damit auf 23,3998 (Bitte selber prüfen), was nebenbei bemerkt quasi dem Neigungswinkel der Erde entspricht (das liegt an der Besonderheit dieses Datums als Sommersonnenwendtag)

Dazu ist zu wissen, dass der 21 Juni der 172 Tag im Kalender ist (ich habe mir die Mühe erspart, das im Kalender ab zuzählen und einfach bei Wikipeia geschaut:

http://de.wikipedia.org/wiki/21._Juni.

Hier wird auch noch auf eine die Besonderheit dieses Datums hingewiesen.

Dann benötigt ihr noch den Breitengrad des Ortes (der übrigens bei Bad Honnef nicht etwa Bad Hinnef liegt).

Für Rhöndorf ist das

50° 40′ N (der Längengrad 7° 13′ O spielt herbei keine Rolle).

Gefunden habe ich das hier:

http://de.wikipedia.org/wiki/Rh%C3%B6ndorf

(unscheinbar klein auf der Seite oben rechts)

Da wir die Deklination in Dezimalwerten rechnen, müßt ihr die Angabe 50° 40′ (gesprochen 50 Grad 40 Minuten) ebenfalls in Dezimalzahlen umrechnen (das wären also 50+(1/60*40)=50,6667) oder wenn ihr nur ein ungefähres Ergebnis anstrebt, lasst ihr die 40´ einfach weg.

Jetzt rechne ich Breitengrad - Deklination und habe die Hangneigung in Grad [°], also

50,6667-23,3998=27,2669

Prüfen könnt ihr das leicht indem ihr euch vorstellt, dass der Ort auf dem Wendekreis liegt, also bei ca. 23,43°

23,43-23,3998=0,0433

Die Hangneigung müßte mit 0,0433° also quasi eben sein, ist ja klar, denn die Sonne steht an diesem Tag zur Mittagsstunde im Zenit also senkrecht über dem Standort.

Dies ist wirklich nur als eine Problemlösungshilfe zu verstehen. Bitte versucht das alles selber nach zu vollziehen, rechnet selber und macht euch eine Zeichnung und diskutiert in der Gruppe darüber. Es macht wenig Sinn (und bringt euch kein wirkliches Verstehen), Texte zu kopieren und als das Ergebnis eigenen geistigen Schaffens zu deklarieren. Ihr habt mitbekommen, wo das hinführen kann :wink:

Noch ein Tip: Viele Antworten liegen im Internet und warten darauf, von euch abgeholt zu werden (wobei nicht alles was im Internet steht richtig ist, kritisch bleiben, selber prüfen und vergleichen). Um darauf zu stoßen (und auch ich habe für die Beantwortung noch ein bischen recherchiert) muß man wissen, wie man das Internet effektiv nutzt. Dazu empfehle ich, die eigene Suchmethode weiter zu entwickeln. Unter

http://www.suchfibel.de/

lernt ihr, wie das möglich ist.

Gruß Florian

Ich bitte um ein kleines Feedback, ob die Antwort hilfreich war. In welchem Zusammenhang steht diese Aufgabe?

Hallo Jasmina und Karen,

am 21. Juni steht die Sonne genau senkrecht über dem nordl. Wendekreis.
D.h., ihr müsst den Breitendgrand von Rhöndorf bestimmen und per Geometrie den Unterschied des Neigungswinkel der Sonne zwischen Wendekreis (90 Grad) und Rhöndorf (?) feststellen.

Zeichnet euch mal den Einfallswinkel der Sonnenstrahlung auf einer horizontalen Fläche in Rhöndorf auf … und dann schaut ihr, wie man die Horizontale kippen muss, um die Sonnenstrahlen senkrecht drauffallen zu lassen.

Viel Erfolg mit dem Geodreieck,
Ralf.

Der Rest ist eigentlich nur noch Sinus-Kosinus-Rechnerei.

Hallo,

geographische Breite des Weinberges bestimmen, Ort des Zenistandes der Sonne am fraglichen Tag bestimmen. Winkel zueinander in Beziehung setzen. Notwendigen Weinbergeinkel für gewünschten Sonneneinstrahlungswinkel daraus ableiten. Soviel zu den Tips. Der Rest ist zu Selberdenken. Viel Spaß.

Hallo Gerhard,

vielen Dank für die Hilfe! :smile:

Viele Grüße,
Jasmina

Hallo,
es tut mir leid, davon habe ich auch absolut keine Ahnung. Meine eigentlichen Gebiete sind z.B. Politische Geographie, Burgen und Schlösser, Klassische Musik, usw.
Man kann nicht alles wissen!

Herzlichst
Manfred

Hallo Ralf,
vielen Dank für den Tip, werds gleich mal ausprobieren!

Viele Grüße aus Düsseldorf,
Jasmina

Das stimmt :smile:
kein Problem!

Gruß,
Jasmina

Hallo!
Also 1. die GPS Koordinaten fuer Bad Honnef bestimmen (zB 50°36’04’’, 7°17’13’’);
2. Unter http://www.sunearthtools.com kann man den Sonnenstandswinkel fuer die entsprechenden Koordinaten, und Datum/Uhrzeit bestimmen…
3. Hangneiungswinkel berechnen zB 62° (Sonnenstandswinkel) + 90° + gesuchter Winkel = 180°
Alles klar?

MfG
rmd

Liebe Jasmina und Karen

Ihr könnt Euch Folgendes überlegen:

Die geographische Breite von Rhöndorf (Bad Honnef, nicht Tinnef) beträgt laut Wikipedia 50°40’ Nord. Am Äquator mit 0°0’ Nord ist der Sonneneinfall 90°, am Nordpol mit 90°0’ Nord ist er 0°. Nun überlegt Ihr Euch, welche Winkel die Weinberge eines Negers am Äquator und eines Eskimos am Nordpol haben müssten: Natürlich genau so viel wie die geographische Breite, nämlich am Äquator 0° und am Nordpol 90° (ein bisschen sehr steil!).

Folglich muss der Landwirt seine Weinbergfläche so umschaufeln, dass sie einen Winkel von 50°40’ bildet. Ich würde halt lieber weiter südlich anbauen, da müsste ich nicht so steile Hänge klettern :wink:

Liebe Grüsse aus Südfrankreich, wo es nicht so steil ist!

Liebe Jasmina und Karen

Hoppla - eins habe ich noch vergessen: Die Erdachse steht ja nicht senkrecht, sondern neigt sich am 21. Juni mit einem Winkel von 23°44’ der Sonne entgegen. Der Weinbauer braucht also an diesem Tag nicht so arg viel zu schaufeln; er kann diese 23°44’ von 50°40’ subtrahieren! Könnt Ihr das auch alleine? Das Resultat wäre 26°56’ (aber nicht weiter sagen).