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In dieser Woche genossen Hamburger Schüler:innen ihre Maiferien. Bevor es in die wohlverdienten Ferien ging, haben Schüler:innen des Physikprofils vom Gymnasium Süderelbe (Hamburg-Neugraben) noch eine nicht ganz triviale und lang geplante Aufgabe vor sich: Den gemeinsamen Start eines Wetterballons im Zuge eines Erasmus-Projektes.
Lange haben die Schüler:innen auf diesen Tag hingearbeitet. Die Messbox musste geplant unter anderem mit Sensoren bestückt, ein geeigneter Ballon mit Zubehör organisiert, SIM-Karten für die spätere Ortung besorgt, ein Startfeld gefunden und eine Startgenehmigung von der Flugsicherheit eingeholt werden. Und diese Liste ist natürlich nicht vollständig. Gemeinsam mit ihrer Profillehrerin Frau Dr. Vogt und anderen interessierten Schüler:innen und Lehrer:innen des Gymnasium Süderelbe wurde am vergangenen Freitagvormittag (12.05.2023) der Start auf dem Segelflugplatz in der Fischbeker Heide vorbereitet. Der große Kautschuk-Ballon wurde mit Helium gefüllt und die Messapparaturen vorbereitet. Diese messen Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Höhe, Geschwindigkeit, Luftdruck und Ort über GPS. Zusätzlich sind noch en Schokokuss, ein leicht aufgeblasener Luftballon, mehrere Reagenzgläser mit verschiedenen Flüssigkeiten sowie eine Kamera an der Messbox angebracht. Anschließend ist über eine Schnur der Fallschirm, der die Messbox später sicher zu Boden bringen sollte und die Messbox selbst mit dem Ballon verbunden worden. Eine weitere Schnur wurde durch eine Öse am Ballon geführt, sodass die zwei Enden zum langsamen, kontrollierten Aufsteigen verwendet werden konnten, bis die Messbox frei in der Luft hing. Bis hierhin lief alles perfekt. Der Ballon stieg langasam in die Höhe. Die Messbox wurde dabei noch festgehalten um ein Aufschlagen oder Schleifen auf denBoden zu verhindern. Kurz vor dem endgültigen Start riss dann allerdings aus bis jetzt nicht bekannten Gründen die Schnur, die den Ballon mit der Messbox verbunden hatte. Eigentlich sollte die unter Spannung stehende Führungsschnur genau dies verhindern. Da sich diese Führungsschnur kurz vor dem Start nicht mehr durch die Öse ziehen ließ, also zu keiner Seite mehr beweglich war, liegt die Vermutung nahe, dass sich die Schnüre am Ballon verdrillt hatten.
Die Enttäuschung war allen ins Gesicht geschrieben, als der mit Helium gefüllte Ballon ohne Messbox gen Himmel abhob. Am Ende ging ein physikalisches Experiment schief, nicht selten und auch unabdingbar für die Forschung in der Naturwissenschaft! Aber die doch recht hohen Kosten und die lange Vorbereitungszeit lassen das durch den missglückten Start Erlernte in den Hintergrund rücken.
Noch am selben Vormittag wurde also beschlossen: Keiner will jetzt aufgeben, ein zweiter Startversuch muss geplant werden! Neben einer Fehleranalyse wird dafür natürlich ein neuer Ballon samt Heliumfüllung benötigt. Wir, ich zähle mich als Physiklehrer des Gymnasium Süderelbe dazu, suchen jetzt also Privatleute und Unternhemen, die uns beim zweiten Start mit Expertise, Material oder Geld unter die Arme greifen und den Schüler:innen des Physikprofils somit zu Ermöglichen dieses großartige Experiment doch noch erfolgreich durchzuführen.
Messungen in der Atmosphäre mit Hilfe eines Wetterballons
Der Deutsche Wetterdienst lässt täglich mehrere Wetterballone an verschiedenen Standorten aufsteigen. Diese sind mit Sensoren bestückt, die eine Vielzahl meteorologischer Größen messen. Diese Daten zeigen vertikale Schichtungen der Atmosphäre auf und bringen Erkenntnisse zur Güte der aktuellen Wettermodellläufe und ergänzen diese für eine möglichst genaue Vorhersage. Besonders für die Flugmeteorologie sind diese Daten von besonderer Bedeutung, da sie Rückschlüsse z.B. auf die Gefahr von Vereisungen oder auch Turbulenzen zulassen.
Der Wetterballon der Schüler:innnen unterscheidet sich zwar technisch von denen des DWD, das Grundprinzip ist aber das gleiche: Der mit Helium oder auch Wasserstoff gefüllte Ballon steigt aufgrund der geringeren Dichte des Füllgases im Verhältnis zur Umgebungsluft auf (Auftrieb). Umso höher er steigt desto geringer wird die Dichte der Umgebungsluft und der Ballon vergrößet sein Volumen. Nach einer Flugzeit von etwa 90 Minuten erreicht der Wetterballon eine Höhe von 20km bis 30km und sein Volumen hat sich ca. um ein Vielfaches vergrößert und platzt schließlich. Die Messapparaturen fallen an einem kleinen Falschirm zurück zum Boden. Professionelle Messapparaturen, wie z.B. die des DWD senden ihre Messdaten live zu einer Bodenstation. Sollte mit dem Messystem während des Fluges beschädigt oder die Messappartur später nicht wiedergefuden werden, sind folglich alle vorherigen Messungen gesichert. Die Messbox des Schulprojektes sendet keine Daten und muss zur Auswertung möglichst unbeschädigt eingesammelt werden. (Quelle: www.dwd.de)
Bei Interesse an der Mitwirkung an dem Schulprojekt meldet euch gerne unter
sascha.ackenhausen@wetterfreaks-nord.de oder
ak@gysuenet.de
Wir freuen uns über jede Form der Unterstützung.
Sascha Ackenhausen