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Monatsrätsel

Rätselfoto des Monats Juni 2018

Wie ensteht diese Struktur am Sandstrand?


Erklärung des Rätselfotos des Monats Mai 2018

Frage: Wie kommt es zu den Farben?

Antwort: Das Foto zeigt ein in der Sonne liegendes Opalglas. Von den Seiten betrachtet hat es eine leicht bläuliche Farbe, die über Grün in Gelb und wenn man schließlich fast in Sonnenrichtung blickt in Rot übergeht.
Dieser Farbwandel kommt folgendermaßen zustande: Beim Durchgang des weißen Lichts, (das aus allen Spektralfarben bzw. Wellenlängen zusammengesetzt ist), durch das Glas wird es an darin reichlich vorhandenen winzigen Kügelchen von 0,5 bis 10 Mikrometer Durchmesser gestreut. Diese Streuung ist umso stärker, je kleiner die Wellenlänge ist. Violett und Blau am kurzwelligen Ende des Spektrums werden am stärksten gestreut, das langwellige Rot am schwächsten: Die Intensität der Streustrahlung nimmt mit der 4. Potenz der Wellenlänge ab. Da die Wellenlänge von rotem Licht, grob vereinfacht, 2 mal so groß ist wie die von blauem, ist die Intensität des blauen Lichts 24 = 16 mal so groß wie die des roten. In Streulicht ist der Blauanteil darum entsprechend größer als im direkten, weißen Sonnenlicht. Das beim Durchgang durch das Opalglas seitlich herausgestreute Licht ist daher vorwiegend blau, während das durchgehende Licht immer weniger kurzwellige Anteile enthält und schließlich die langwelligen Anteile bis hin zum Rot dominieren.
Einen ganz ähnlichen Vorgang kennen wir aus dem Alltag. Der blaue Himmel verdankt sich eben dieser sogenannten Rayleigstreuung an den Dichteschwankungen der Luftmolkeküle. Da die Intensität des Sonnenlichts so groß ist, dass man der hochstehenden Sonne vom Verlust des blauen Lichts durch die in dieser Position verhältnismäßig dünne Luftschicht kaum etwas anmerkt, muss man bis zum Sonnenuntergang warten, um die Rotfärbung wahrzunehmen.
Manchmal reichen schon die zusätzlichen winzigen Streupartikel aufwirbelten Saharasand aus, um auch am helllichten Tage eine deutliche Rotfärbung aufgrund des verstärken Streuung zu erkennen.
Dieses Phänomen hat übrigens auch schon der Dichterfürst Johann Wolfgang von Goethe beschäftigt. Er gewann ihm vor allem einen lyrischen Aspekt ab:

Wenn der Blick an heiteren Tagen
Sich zur Himmelsbläue lenkt,

Beim Siroc der Sonnenwagen
Purpurrot sich niedersenkt,
Da gebt der Natur die Ehre,
Froh an Aug‘ und Herz gesund,
Und erkennt der Farbenlehre
Allgemeinen, ew’gen Grund.


* benannt nach Lord Rayleigh (1842 – 1919)

Diskussionen

5 Gedanken zu “Rätselfoto des Monats Juni 2018

  1. faszinierend. Ich denke morgen drüber nach, heute ist es zu spät (gleich 2 Uhr)

    Verfasst von gkazakou | 1. Juni 2018, 00:43
  2. Ich glaube, das in der Mitte ist eine aufgeklappte (ungleichförmige Muschel, welche ein Hinternis in der Luftströmung darstellt, Verwirbelungen verursacht und so das Muster im Sand entstehen läßt.

    Verfasst von ch | 1. Juni 2018, 05:50
    • Vielen Dank für deinen Kommentar. Obwohl Luftströmungen in einer sandigen Gegend ähnliche Muster hervorrufen können, muss ich der Richtigkeit halber darauf hinweisen, dass es in diesem Fall das auf- und ablaufende Wasser des Meeres ist, das das Hindernis (ein Stein) umströmt.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 1. Juni 2018, 08:34
  3. Der Sand wird nach dem Umströmen des Gegenstands abgeladen. Das Ganze erinnert mich an das Umwehen des Schness an einem Baumstamm, das Du mal vorgestellt hattest. ( Dadurch entstand eine Mulde.)

    Der Stein bremst das direkt auf ihm zukommende Wasser und deshalb wird seine Fracht direkt hinter dem Stein abgeladen. Das umfliessende Wasser dagegen wird ein wenig schwächer gebremst und landet je nach Abstand von der Mittellinie auf den Stein zu, etwas später auf dem Grund. Der Sand wird abgeladen, wenn eine Grenzgeschwindigkeit unterschritten wird. Beim Umfliessen wird dieser Punkt später erreicht.

    Wenn ich jetzt näher nachdenken würde, käme ich vermutlich noch auf ein anderes Resultat – aber man ist immer getrieben.
    Gruß
    Gerhard

    Verfasst von kopfundgestalt | 1. Juni 2018, 11:28
    • Lieber Gerhard, ich kann mich im Moment nur bedanken für deine doch ziemlich umfassende Erklärung, bei der du dich an einen ähnlichen Vorgang erinnert hast. In der Tat ist der Gedanke, die dort stattfindenden Mechanismen auf diesen Fall zu übertragen, sehr vielversprechend; nur soviel will ich zu diesem Zeitpunkt dazu sagen. Die Trennung in schwarz und weiß, haben wir ja schon an anderer Stelle diskutiert. Gruß, Joachim.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 1. Juni 2018, 18:10

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