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Marginalia, Physik im Alltag und Naturphänomene

Eine kleine extrasolide Modellerde

Ich besitze seit längerem eine fein polierte Steinkugel, die durch eine schöne Struktur besticht. Als sie kürzlich vor mir auf einem weißen Blatt Papier lag, war mir, als blickte ich auf eine unbekannte Erde, sozusagen aus dem Weltraum. Denn es zeigte sich, dass sie von einer zarten blauschimmernden Atmosphäre umgeben zu sein scheint. Dass man den Blauschimmer nur sieht, wenn man tangential auf den Rand der Kugel blickt, könnte man sich damit erklären, dass der Blick durch eine vergleichsweise lange Strecke der Atmosphäre geht, sodass sich die Lichtstreuprozesse bis zur deutlichen Sichtbarkeit aufsummieren. Demgegenüber durchdringt der senkrechte Durchblick (dunkler Bereich) nur eine Strecke der Größenordnung der Höhe der Atmosphärenschicht.
So könnte man es sehen. So ist es aber nicht. Die scheinbare Atmosphäre ist nichts anderes als die diffuse Reflexion des durch das Fenster auf das weiße Papier fallenden blauen Himmelslichts. Der Teil der Kugel, der von diesem blauen Licht getroffen wird, scheint blau zu schimmern. Man kann sehr schön zeigen, dass die scheinbare Atmosphäre umso mehr Kugelfläche bedeckt, je größer das weiße Papier ist, d.h. unter je flacherem Winkel die Kugel von dem Licht getroffen wird, das von dem Papier diffus zur Kugel reflektiert wird.

Merkwürdig ist nur, dass der Schatten der Kugel die Form eines abgerundeten Dreiecks hat. Wie lässt sich das nun wieder erklären?

Ergänzung: Mehrere Rückmeldungen deuten darauf hin, dass ich die Blaufärbung nicht deutlich genug erklärt habe. Die folgende Zeichnung soll helfen. Liegt die Kugel auf dem dunkelblauen Papier, so wird sie bis zu der eingezeichneten Höhe (dunkelblau) eingefärbt. Bei größerem Papier (hellblau) reicht die Einfärbung noch ein Stück höher (hellblau eingefärbt). Der schwarze Bereich wird vom blauen Papier nicht mehr erreicht.Blaue Kugel

Diskussionen

5 Gedanken zu “Eine kleine extrasolide Modellerde

  1. Darauf habe ich zu zunächst keine Antwort. Der winkel mit dem die strahlen auf die kugeloberfläche treffen, sorgen dafür, ob sie wegestreut werden oder auf dem blatt sichtbar werden. Der schatten symbolisiert die weggelenkten strahlen.

    Verfasst von kopfundgestalt | 7. Dezember 2018, 00:27
    • Ich habe noch eine kleine Ergänzung zugefügt, die die Situation vielleicht etwas deutlicher werden lässt. Was den Schatten betrifft, so würde man ja normalerweise erwarten, dass die Kugel verhindert, dass Licht hinter sie dringt. Offenbar ist aber nur ein kleiner Zipfel davon betroffen.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 7. Dezember 2018, 14:06
  2. Vermutlich verhalten sich Lichtstrahlen anders als der menschlichen Vorstellung entsprechend, die von geradlinigem Auftreffen und gleichartigem Reflektieren ausgeht, wie bei einer geraden Fläche, sondern verlaufen sich über die Oberfläche nach Art des akkustischen Spiels „Stillen Post“, indem sie darauf noch weitergereicht werden bis deren abgeschwächten Reste entsprechend des Winkels bzw. der Nähe der gegenüberliegenden Punkte auf der Kugel sogar teilweise oben wieder zusammenfinden.

    Verfasst von puzzleblume | 7. Dezember 2018, 10:54
    • Dein Kommentar scheint zum Ausdruck zu bringen, dass ich die Situation nicht gut genug erklärt habe. Da das anderen Lesern, die sich per Email gemeldet haben, ebenso ergangen ist, habe ich noch eine Ergänzung mit Zeichnung hinzugefügt. Demnach breitet sich das Licht geradlinig aus, erreicht aber je nach der Flächengröße des Papiers nur eine bestimmte Höhe auf der Kugel.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 7. Dezember 2018, 14:02

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