4. – 10. Schuljahr

Raimund Girwidz und Christoph Hoyer

Lawinen wenn Schneeflocken nicht mehr harmlos bleiben

Informationen, Experimente und Simulationen

Weiß, weich und flockig fallen die Schneekristalle zu Boden. Lässt man sie auf den Handschuh fallen und betrachtet sie aus der Nähe, kann man ihren filigranen sechsstrahligen Aufbau erkennen. Dass Schnee aber auch sehr gefährlich werden kann, wenn er zur Lawine wird, ist alljährlich der Presse zu entnehmen. Physikunterricht kann dieses öffentliche Interesse aufgreifen und Hintergründe zu den grundlegenden Prinzipien und Eigenschaften von Lawinen erarbeiten.
Der Beitrag stellt zu diesem Themengebiet einige physikalisch interessante Informationen und Experimente vor. Die Experimente eignen sich für ein Arbeiten an Stationen. Alternativ ist ein arbeitsteiliger Gruppenunterricht oder auch ein Gruppenpuzzle möglich, bei dem die Schülerinnen und Schüler sich die Informationen zum jeweiligen Lawinentyp gegenseitig vorstellen und die vorbereiteten Experimente demonstrieren.
Arten von Lawinen
Es bietet sich an, im Unterricht zunächst über einen Lawinenlagebericht, gedruckt oder als Podcast, zum Thema hinzuführen und Fragen der Schülerinnen und Schüler zu sammeln. Auch die Unterscheidung der verschiedenen Lawinenarten sollte zunächst im Plenum geklärt werden.
Lawinen werden nach ihrer Erscheinungsform, aber auch nach der Konsistenz der bewegten Massen unterschieden. Je nachdem, welches Material bewegt wird, spricht man von
  • Schneelawinen,
  • Schlammlawinen oder
  • Gerölllawinen.
Es kommen auch Mischformen vor, und die Namensgebung ist nicht weltweit eindeutig.
Von Schneelawinen spricht man, wenn sich eine Schneeschicht mit einem Volumen von mehr als 100 m³ und einer Länge von mehr als 50 m schnell bewegt (nach European Avalanche Warning Services: http://www.avalanches.org/eaws/en/includes/glossary/glossary_de_all.html#n72).
Die nachfolgenden Module stellen jeweils die Basis für den arbeitsteiligen Gruppenunterricht dar. Die Informationstexte sind so formuliert, dass sie als Schülertext nutzbar sind. Die Experimente sind beispielhaft mit schülergerechten Anleitungen versehen. Der Umfang der Arbeitsaufträge für die Gruppenphase kann entsprechend erweitert werden.
Modul 1: Lawineneffekt und Lockerschneelawine
Unter einem „Lawineneffekt versteht man allgemein, dass sich eine kleine Störung immer weiter verstärkt und schließlich eine große Auswirkung hat. Der Lawineneffekt wird bei der Lockerschneelawine besonders deutlich.
Voraussetzung für eine Lockerschneelawine ist schwach gebundener Schnee, der sich leicht von einer Gleitschicht ablöst. Der Startpunkt der Störung, der sog. genannte Anriss, ist punktförmig. Ausgelöst durch eine Fremdeinwirkung (z.B. ein fallender Stein, ein Eiszapfen, vorbeilaufende Tiere oder Menschen) oder auch durch das Eigengewicht des Schnees beginnt eine kleine Menge Schnee abzurutschen. Durch diesen Anstoß wird immer mehr locker aufliegender Schnee mitgerissen (Kettenreaktion). Die Breite der abrutschenden Schneedecke nimmt im Verlauf immer mehr zu. Die Schneelawine bildet deshalb meist ein tropfen- oder birnenförmiges Profil aus (s. Abb. 2 ).
Modellexperiment 1: Dominolawine
Der Lawineneffekt lässt sich gut mit Dominosteinen nachbauen. Dieses Experiment wird ausführlich in Kasten 1 dargestellt.
Dominolawine
Dominolawine
Stell die Holzklötzchen wie in der Abbildung 3 auf. Finde den richtigen Abstand, damit das Experiment gut gelingt. (Jedes Klötzchen soll beim Umfallen das Umkippen von zwei weiteren auslösen.)
Erkläre in Worten, was passiert, wenn man den untersten Stein auf die anderen umkippen lässt. Wenn ein Dominostein fällt, nimmt er zwei weitere Steine mit. Diese bringen wiederum zwei Steine zu Fall.
Beschreibe, worin die Analogie zur Lockerschneelawine liegt.
  • Bei der Lockerschneelawine ist der Schnee nur schwach gebunden. Entsprechend sind die Steine auch nicht miteinander verbunden.
  • Der Anstoß ist punktförmig.
  • Es findet eine Art...

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