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Marginalia, Physik im Alltag und Naturphänomene

Frühlingserwachen im Verborgenen

Kleeblatt_mit_TropfenBei einem Vorfrühlingsspaziergang durch den noch winterlich kahlen aber dafür sonnendurchfluteten Buchenwald im Hüggel erblicke ich eher zufällig die ersten Sauerkleeblätter, die sich durch die Schicht der im vorangegangenen Herbst abgefallenen Buchenblätter ans Licht vorgearbeitet haben. So zerbrechlich sie auch erscheinen mögen, sie haben immerhin die Kraft aufgebracht, die relativ dicke Schicht der verfaulenden Buchenblätter anzuheben und durch einen infolgedessen aufbrechenden Spalt hindurchzudringen. Diese Arbeit vollbrachten sie im Verborgenen, weitgehend geschützt vor der Kälte und dem Frost des sich zurückziehenden Winters. Nun erstrahlt der Klee in einem verheißungsvollen hellen Grün wie eine Vorankündigung der grünen Blätter der Buchen, die auch bereits in deutlich anschwellenden Knospen auf den Weg ins Licht sind.
Das macht die Eile der Kleeblätter verständlich. Sie müssen sich beeilen, die kurze Zeitspanne, in der sie vom Sonnenlicht erreicht werden, für die eigene Vegetation und Fortpflanzung zu nutzen. In dem Maße wie die Buchen ihre Blätter in der nächsten Zeit heraustreiben und zur optimalen Sammlung des Sonnenlichts möglichst großflächig ausbreiten, versinken die Kleeblätter auf dem Boden wieder im grünen Halbdunkel des Laubwaldes, das wir in der heißen Jahreszeit so sehr genießen.
Auf dem Kleeblatt des Fotos hat sich ein winziger erst bei Annäherung sichtbarer Tropfen des morgendlichen Taus gehalten. Er wird allmählich im Licht der Sonne verdunsten. Aber bis dahin fokussiert er das Sonnenlicht in einem auffällig hellen Fleck auf dem Blatt wie um ein sichtbares Zeichen seines unscheinbaren Daseins zu geben.
Der Wassertropfen ist auffallend kugelförmig. Darin kommt die Tendenz der Natur zum Ausdruck, so viel Energie wie möglich an die Umgebung abzugeben (zweiter Hauptsatz der Thermodynamik). Die zur Oberfläche des Tropfens proportionale Oberflächenspannung, die maßgeblich an der Formung das Wasser zum Tropfen beteiligt ist, nimmt folglich mit der Oberfläche ab. Und diese ist bei einer Kugel minimal. Dass das Wasser das Blatt kaum benetzt, ist den winzigen Härchen auf der Blattoberfläche zu verdanken, die eine Benetzung und damit ein zumindest teilweises Auseinanderlaufen des Tropfens verhindern. Indem der Tropfen auf den Härchen ruht, kann er sich fast vollständig zur Kugel runden. Hinzu kommt, dass die Gewichtskraft, die normalerweise dazu führt, dass Wasser auseinander läuft, aufgrund der Winzigkeit der im Tropfen enthaltenen Wassermenge kaum ins Gewicht fällt. Das ist deshalb so, weil die Gewichtskraft mit der Masse und damit zum Volumen abnimmt, also proportional zum Radius hoch drei. Dem gegenüber sinkt die Oberflächenkraft, die den Tropfen gegen die nivellierenden Tendenz der Gewichtskraft zusammenhält, nur mit der Fläche, also proportional zum Radius hoch zwei. Die Gewichtskraft nimmt also mit sinkender Masse viel „schneller“ ab als die Oberflächenkraft.
Eine andere Frage ist, warum wir einfache geometrische Formen wie die Kugel (Wassertropfen), Kreis (fokussierter Lichtfleck) und Ellipse (Schatten des Tropfens) im Kontext der vielgestalteten, urwüchsigen Natur als schön empfinden.

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