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Forschungsgegenstand des Deutschen GeoForschungsZentrums - GFZ ist das "System Erde" mit den geologischen, physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen, die im Erdinneren und an der Oberfläche ablaufen. Im Schülerlabor GeoLab erkunden Erdkunde-, Physik- und Mathematikkurse in eigenen Versuchen spannende Forschungsthemen aus dem breiten Spektrum der Geowissenschaften.
Labortag “Magnetfeld der Erde”
In diesem Labortag erforschen die Schülerinnen und Schüler das Magnetfeld der Erde. Vom Weltraum bis zum Erdkern – viele spannende Gesichtspunkte werden beleuchtet und durch eigene Experimente erfahrbar gemacht.
Das Erdmagnetfeld ist vielschichtig. Zum dominierenden Hauptfeld, das durch Prozesse im metallischen Erdkern hervorgerufen wird, kommt das örtlich mehr oder weniger stark ausgeprägte “Lithosphärenfeld”. Dieses liegt in Form magnetisierter Gesteine vor bzw. entsteht durch Induktion in der Erdkruste und vielleicht auch im Oberen Erdmantel. Zudem beeinflußt die Sonne durch die elektrisch geladenen Teilchen z. B. des Sonnenwindes den Zustand der Magnetosphäre und der Ionosphäre, so dass auch hierdurch Magnetfelder erzeugt werden. Wir messen also die Summe aller verschiedenen Bestandteile des geomagnetischen Feldes.
Forscher des GFZ arbeiten u. a. daran, die einzelnen Anteile in den Magnetfelddaten möglichst exakt zu trennen, denn jeder einzelne Anteil des Erdmagnetfelds ist entsprechend seiner physikalischen Quelle von praktischer Bedeutung für unser Leben.
In eigenen Experimenten lernen die Schüler, welche Fehler und welche industriellen Störungen bei Messungen auftreten können und wie Messergebnisse sinnvoll erfasst und interpretiert werden. Dazu stehen ihnen als Datenmaterial eigene Feldmessungen mit Magnetometern und zeitgleiche Messungen des Erdmagnetfeldes in GFZ-Observatorien zur Verfügung. Sie erfahren, wie einzelne Feldanteile mittels mathematischer Methoden voneinander getrennt und wie Messfehler bewertet werden können.
Als Messgeräte stehen bereit:
- ein fest installiertes Fluxgate-Magnetometer, welches sekündlich das Erdmagnetfeld auf dem Telegrafenberg misst. Diese Daten können mit zeitgleich gemessenen Daten aus den GFZ-Observatorien Niemegk und Wingst verglichen werden.
- ein Protonenmagnetometer und ein Gradiometer, mit denen das örtliche Magnetfeld auf einem Messfeld direkt neben dem Paläomagnetischen Labor des GFZ erkundet wird.
Fachlicher Schwerpukt: Geografie, Physik und Mathematik
Angebot für Klassen/Kurse der Sek. II
Labortag Geodynamik und Erdbeben „Die Erde lebt, die Erde bebt“
Während dieses Labortages werden zunächst die globalen Zusammenhänge dargestellt, warum es überhaupt Erdbeben gibt und was hierfür die treibenden Kräfte sind. Die SchülerInnen lernen also die Zusammenhänge kennen, die einerseits große Katastrophen bewirken, andererseits werden sie aber auch verstehen, wie man sich die gleichen Eigenschaften der Erde zu Nutze machen kann um das tiefe Erdinnere zu erforschen und Lagerstätten zu erkunden.
Der Motor für die gewaltigen Veränderungen, denen die Erdoberfläche im Laufe ihrer Geschichte ausgesetzt war und ist, ist die so genannte Konvektion. Sie treibt die etwa 100 km mächtigen Platten an, die entweder kollidieren, aneinander vorbei schrammen oder auseinander driften. In jedem Fall werden dadurch Erdbeben ausgelöst. Die freigesetzte Energie ist bei Starkbeben über große Entfernungen spürbar. Sie breitet sich durch Wellen aus. Auf diese Ausbreitungsvorgänge wird näher eingegangen und es wird gezeigt, wie man aus aufgezeichneten seismischen Wellen den Entstehungsort der Erdbeben sowie die freigesetzte Energie bestimmen kann.
Mit einem Hammerschlagexperiment werden seismische Wellen selbst angeregt, deren Ausbreitung sich über etwa 200 m verfolgen lassen kann. Die Schülerinnen und Schüler sind am Aufbau des Experimentes selbst beteiligt, schwingen den Hammer, um die Wellen anzuregen und können am Computer direkt mitverfolgen, wie die Wellen aufgezeichnet werden. Die Daten werden abschließend im Labor ausgewertet.
Beim Aufbau der insgesamt 240 m langen Messlinie werden die einzelnen Komponenten des Experimentes ausführlich erklärt.
Fachlicher Schwerpunkt: Geografie und Physik
Zielgruppe: Schüler der Sek. II (ab 10 Klasse)
Labortag “Geoinformationssysteme/GPS”
Mit Geodaten auf Schatzsuche
Karte und GPS-Gerät
Ein wichtiges Hilfsmittel der Geowissenschaften sind Karten. Heutzutage finden aber kaum noch gedruckte Karten Anwendung. Stattdessen werden digitale Systeme und Daten – sogenannte Geoinformationssysteme (GIS) – genutzt. Am Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ werden diese Systeme in fast allen wissenschaftlichen Disziplinen in unterschiedlichem Umfang eingesetzt und auch zum Teil weiterentwickelt.
Unser neu entwickelter Labortag, der sich an Kurse und Klassen ab der Jahrgangsstufe 10 richtet, besteht aus zwei inhaltlichen Teilen. Am Vormittag bekommen die Schülerinnen und Schüler einen Überblick über Geoinformationssysteme und ihre Anwendungsmöglichkeiten. Anhand einer Standortsuche für eine neue Geothermiebohrung erfahren sie grundlegende Funktionalitäten von GIS. Auf einer topographischen Karte wird zunächst ein möglicher Standort für die Geothermiebohrung grob eingegrenzt und anschließend mit Hilfe einer GIS-Software digital verfeinert.
Am Nachmittag lernen die Schüler in eigenen Experimenten das Global Positioning System (GPS) und die Verknüpfungsmöglichkeiten mit GIS kennen. Sie gehen dazu in kleinen Gruppen mit GPS-Handhelds über den Telegrafenberg auf Schatzsuche (Geocaching). Die während der Schatzsuche aufgezeichneten Daten werden anschließend in ein GIS geladen.
Die Schülerinnen und Schüler bekommen auch Einblick in frei im Internet verfügbare Systeme, wie z. B. OpenStreetMap (OSM) – ein Straßenkartenprojekt, das von der Mitarbeit Freiwilliger lebt – und sie erhalten einen Überblick über die Möglichkeiten des modernen Geomediums GoogleEarth.
Fachlicher Schwerpunkt: Geografie und Informatik
Zielgruppe: Schüler ab Klassenstufe 10
ANMELDUNG
Die maximale Gruppenstärke beträgt 25 Personen.Bitte melden Sie sich direkt beim GeoLab an.
ANSPRECHPARTNER
Dr. Dietlinde FriedrichTelefon 0331 2881075
geolab@gfz-potsdam.de
» Link zur Veranstaltung
Kosten der Veranstaltung
Die Veranstaltung ist kostenfrei.VERANSTALTUNGSORT
GeoLab - Schülerlabor am Deutschen GeoForschungsZentrum – GFZTelegrafenberg
14473 Potsdam (Brandenburg)