Neigungswinkel zur optimalen Sonneneinstrahlung

Wissenschaft Geowissenschaften & Erdkunde
#1

Hallo liebe Geo-Experten,

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

#2

Hallo Jasmina und Karen,

also, zunächst einmal brauchst du den genauen Breitengrad von Rhöndorf herausfinden (findest du bei Wikipedia oder nach ein bisschen Googeln), am 21. Juni hat die Sonne um 12 Uhr ihren höchsten Sonnenstand, der aber nicht 90° beträgt, da die Sonne ja zwischen den Sonnenkreisen pendelt. Auf welchem Breitenkreis steht sie senkrecht? Klar, über dem Nördlichen Wendekreis (23,5° oder je nach dem, was ihr in Eurer Lerneinheit für einen Wert vereinbart habt). Jetzt ist es eine einfache Rechnung. Wenn die Sonne bei 23,5° im 90° Winkel steht, dann kannst du nun den Winkel für Bad Hinnef ausrechnen. Tja, und dann ist es simpel dem Bauern zusagen, um wie viel Grad er seinen Hang neigen muss, um die optimale Sonneneinstrahlung zu bekommen.

So sollte es klappen. Viel Spaß
Hergen Schulz

#3

Hallo Hergen,

tausen Dank für die super schnelle Antwort!!! Hätte nicht gedacht dass schon Jemand wach ist um diese Zeit. :smile:
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

#4

Hallo Jasmina,
es liegt ein Denkfehler vor. Der maximale Winkel der Sonneneinstrahlung ist 90°. Der Winkle MUSS spitzer sein, also kleiner als 90°…

Na gut. Ich helfe dir einmal. An Weihnachten, wenn die Sonne über dem Äquator steht, sieht die Rechnung so aus: Bei 90° steht die Sonne bei 90°. Also im rechten Winkel. Wie sieht das an Weihnachten bei uns aus? Klaro: 90° Breitegrad MINUS 50 ° Lage von Rhöndorf= Sonne steht bei 40° zur Mittagszeit. Wie sieht es nun im Sommer aus? Die Sonne kommt ja näher an Rhöndorf heran, denn sie wandert (scheinbar) nach Norden, am 21. Juni nämlich auf 23,5°, d.h. also zu 40 ° addierst du die 23,5° und kommst auf? Genau… und wenn der Bauer nun die optimalen 90° haben will, um wie viel Grad muss er denn Hang kippen, um von dem neuen Wert auf 90° zu kommen? Richtig :wink:

Viel Spaß noch.
Hergen Schulz

PS: Geographen schlafen nie.

#5

Hallo Hergen,
danke für die erneute Antwort! Das mit der 40 und Weihnachten hat mich jetzt allerdings sehr verwirrt, Verstehe nicht warum der Wert nun aus dem Wert von Weihnachten hergeleitet werden muss :frowning: Hm, ich versuch’s noch mal. Ich hätte ja jetzt gedacht (dass der Wert nicht bei 116° liegen kann habe ich mittlerweile eingesehen :wink: dass die Differenz der Werte dann von den 90° ABGEZOGEN werden muss, sprich der optimale Winkel in Rhöndorf bei 63,5° liegt. Aber ich scheine auf dem Holzweg… Naja, danke jedenfalls noch einmal für Ihre Bemühungen, das ist wirklich sehr nett!

Jasmina

#6

Hallo ihr,
Rhöndorf liegt etwa bei einer geografischen Breite von 50°Nord (am rechten und linken Kartenrand ablesbar) Am 21.6. steht die Sonne im Zenit (also senkrecht) über dem nördlichen Wendekreis (gestrichelte Linie auf der Weltkarte), und dieser befindet sich bei 23,5°Nord. Also müsste die Hangneigung bei 23,5° Nord O° betragen, weil die Sonne ja direkt drauf scheint. Wenn du ein Modell der Erde und Sonne zeichnest wirst du feststellen, dass man den Hang am Nordpol (der liegt bei 90°Nord) 66.5° neigen müsste (Die Linie entspricht der Tangente an diesem Punkt also dem Nordpol.)Das ist ja auch logisch, weil 90° minus 23,5° (Zenitstand) 66,5° ergibt also musst du einfach von der geografischen Breite iners Ortes (Rhöndorf 50°) die 23,5° abziehen um die Hangneigung zu berechnen und dann kommst du auf eine Hangneigung von 26.5°. Ich hoffe das Klima in Rhöndorf macht mit beim Weinbau.
Alles klar!
Dieter

#7

Sorry ihr zwei,

hab leider keine Ahnung, da müsstet ihr wohl eher einen Mathematiker fragen.

Gruss,
Seby

#8

Hallo Jasmina,
also das mit Weihnachten ist so: ich habe es falsch gemacht. Hihi. Am 21. März muss es natürlich heißen steht die Sonne wo? Richtig, genau über dem Äquator. Und nicht am 21. Dezember. Also am 21. März…
Dann ist es einfacher zu rechnen. Dort steht die Sonne bei 90°. Ein Grad weiter im Norden(im Süden) steht sie dann nur noch bei 89° (90-1=89). In Rhöndorf (50°n.B.) also dann bei 40° (90-50=40). Jetzt im Sommer (21. Juni) steht die Sonne aber bei 23,5°, also musst du zu den 40°, die 23,5° addieren und bist schwubs bei 63,5°. Also muss dein Bauer den Hang auf 26,5° neigen, um am 21. Juni die optimale Sonneneinstrahlung zu haben (63,5° plus 26,5°=90°). Allerdings möchte ich an dieser Stelle mal sagen, wie dämlich der Bauer (sprich die Aufgabe) ist, wenn er nur an einem Tag die optimale Einstrahlung haben möchte. Er sollte den Hang steiler stellen, um mindestens zwei Mal die optimale Einstrahlung zu haben. Oder glaubt er, dass Wein an einem Tag alleine wächst?
Egal, also wenn du es jetzt glaubst, es verstanden zu haben, dann kannst du ja mal losrechnen, in welchem Winkel die Sonne nun am 21. Dezember auf Rhöndorf scheint…
Viel Spaß…

Hergen

#9

Hallo Dieter,

vielen vielen Dank für die Hilfe!! Werde mich gleich mal dransetzen… super!! :smile:

Einen schönen Wochenstart und viele Grüße aus Düsseldorf,
Jasmina

PS: Ich denke auch nicht dass Weinbau in Rhöndorf soo erfolgreich wäre, aber in diesem Kurs spielt sich aus irgendeinem Grund Alles im Raum Bonn ab…

#10

Das Gefühl bekomme ich auch langsam!

Kein Problem,
Gruß zurück,
Jasmina

#11

Hallo Hergen,

okaaay… ich werd mich dransetzen und das ein Weiteres Mal versuchen nach zu vollziehen! :smile:

Vielen Dank noch mal für die Mühen, und einen schönen Start in die Woche!

Jasmina