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Physik im Alltag und Naturphänomene

Diese Kategorie enthält 415 Beiträge

Aus der Haut fahren…

entfaltung_img_7281_rvDie Bäume fahren im Frühling aus der Haut

Wilhelm Busch (1832 – 1908)

Ist ja nach einem kalten Winter auch nicht erstaunlich, dass den Pflanzen der Kragen platzt und sie alles das, was sie sich in den langen Wintertagen und -nächten aufgespart haben an die Frühlingsluft lassen und zu großer Pracht entfalten.
Blattknospen, wie die der Kastanie (unteres Foto) haben ihre Laubblatt- und Blütenanlagen auf erstaunlich platzsparende und effektive Weise verpackt, sodass nach dem Knospenbruch nur noch zur Entfaltung gebracht werden muss, was en miniature bereits sorgfältig gefaltet vorhanden war. Wenn man die Entwicklung in den letzten Wochen etwas geanauer verfolgt, so kann man mit jedem Tag erleben, wie die origamimäßig zusammengelegten Miniblätter jetzt mit großem Wachstumsschub immer größer, straffer und glatter werden, um so schnell wie möglich ihrer Aufgabe gerecht zu werden, die Energie der entfaltung_dscf2225_rvSonne durch Fotosynthese zum Wohle der gesamten Pflanze – und letztlich auch der gesamten belebten Natur (uns Menschen eingeschlossen) – in Biomaterie umzusetzen.

Tagtäglich kann man die Entwicklung verfolgen. Das obere Bild ist auch schon nicht mehr aktuell. Inzwischen ist alle Schlaffheit aus den Blättern gewichen und sie haben sich waagerecht ausgerichtet.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Baumtattoo

Ein Nadelbaum trägt eine Art Tattoo. Wer hat ihm das nur eingeritzt? Jedenfalls sieht diese – vermutlich durch eine Verletzung beim Abholzen der meisten ehemaligen Nachbarbäume durch Zufall beigebrachte – Verletzung wie eine aufstrebende Pflanze aus (siehe Vergrößerung in der unteren Abbildung). Es ist eine Pareidolie, die mit zahlreichen anderen Mustern, die sich Bäume im Laufe Ihres Lebens zuziehen – eine sehenswerte, die Fantasie herausfordernde Abwechslung beim Spazieren im Wald. Dass Bäume gegenüber anderen Pflanzen für solche Muster prädestiniert sind, hängt mit ihrem Alter zusammen. Sie haben jahrelang Zeit die Spuren der Zeit so in sich aufzunehmen, dass sie kaum noch für eine Wunde angesehen werden, sondern für ein Zeichen.

Manchmal sieht man sich so, wie man sich fühlt

Auf einer längeren Wanderung durchqueren wir einen urbanen Bereich. Unsere Blicke bleiben an der Auslage eines Lampengeschäfts hängen, wo wir den Spiegel vorgehalten bekommen und dabei so gar nicht erleuchtet, sondern mehr deformiert werden. Sinnigerweise fühlen wir uns auch so, wie wir uns hier sehen – vielleicht nicht ganz so bunt.

Der Glasschirm der Lampe reflektiert bei senkrechtem Lichteinfall nur etwa 4% an jeder Grenzschicht zwischen Luft und Glas. Das meiste Licht geht also hindurch. Soll es ja auch, weil die wesentliche Funktion der Lampe darin besteht, ihr Licht möglichst ungehindert auszustrahlen. Im vorliegenden Fall kommt allerdings nur Licht von außen, von dem der vergleichsweise dunkle Raum nur wenig wieder zum Fenster hinausstrahlt. Da reichen dann schon die paar Prozent, die die direkt auf das Fenster gerichtete Seite der Glaskugel zurückgibt.
Der Farbeffekt kommt dadurch zustande, dass die Glaskugel mit einer dünnen, ziemlich durchlässigen Metallschicht bedampft ist. Die Schicht ist so dünn, dass durch Interferenz bestimmte Wellenlängen des weißen Lichtes geschwächt und andere verstärkt werden, sodass man eine Mischung der verbleibenden Farben sieht.

Das erste Grün der Natur ist Gold*

Vor meinem Fenster weht
Ein Blatt; – der grüne Schein
Soll meine Zuversicht
Und liebe Ruhe sein.

Vor meinem Fenster weht
Ein Blatt. Wir leben so
Im leisen Auf und Ab
Und sind des Schwebens froh.

Vor meinem Fenster weht
Ein Blatt. Mir ist so gut.
Komm an mein Herz, du Grün,
Das solche Wunder tut.

Otto Julius Bierbaum (1865 – 1910)

*Natur’s first green is gold
The hardest to hold

Robert Frost (1874 – 1963)

Welche Wunder tut das Grün? Ich weiß es nicht. Jedenfalls kann man sich dem frischen Grün im Frühjahr kaum entziehen. Spüren wir vielleicht intuitiv, dass das Blattgrün für Energie steht, für Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energie der Pflanzen, die wiederum Grundlage für (fast) alles Leben auf der Erde ist? Jedenfalls stammt das Wort „grün“ vom althochdeutschen Wort „gruoen“ ab, was soviel wie „wachsen“, „sprießen“, „gedeihen“ bedeutet.
Und wer (fast) alles über Grün wissen will, dem empfehle ich das Büchlein „Grün“ von Alexander Theroux. (Hamburg 2000).

Löwenzahn

Fliegen im Juni auf wLöwenzahn_Kunsteißer Bahn
flimmernde Monde vom Löwenzahn,
liegst du versunken im Wiesenschaum,
löschend der Monde flockenden Flaum. Weiterlesen

Wie heilig ist der Heiligenschein?

Heiligenschein_lampe_2Als ich die Fotos einen Freund zeigte, staunte er über die Stärke meiner Taschenlampe. Er hatte im ersten Moment wirklich geglaubt, dass die abgebildete Person das Feld mit einer Lampe ausleuchtet. Die Abbildung der Person besteht allerdings aus deren Schatten und die Lampe ist die kürzlich aufgegangene Sonne: In Zusammenarbeit mit dem Frühtau auf den Pflanzen führt sie hier zu einem interessanten Lichtphänomen, dem Heiligenschein, der den Schattenkopf umkränzt. Weiterlesen

Blauschimmernde Löwenzahn-Fallschirme kurz vor dem Start

Loewenzahn_unter_blauem_HimBei bedecktem oder blauem Himmel im Schatten gibt es kein reines Weiß. Denn woher sollte es kommen. Der blaue Himmel sendet blaues Licht aus und Gegenstände, die alle Wellenlängen reflektieren, im weißen Sonnenlicht daher auch weiß aussehen, nehmen einen leichten Blauschimmer an. Das sieht man meistens nicht und ärgert sich vielleicht auch noch, wenn die Kamera nicht den gewünschten Weißabgleich vornimmt. Im vorliegenden Fall war mir das bläuliche Leuchten der ansonsten schneeweißen Fallschirmchen mit den daran hängenden Samen des Löwenzahns aufgefallen.
Besonders gut lässt sich die Blaufärbung bei Schnee im Schatten erkennen, weil man dann im Kontrast dazu auch noch den wirklich weißen Schnee im Lichte der Sonne sehen kann.

Elektrisierender Sand

In: H. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaft 5 (2017), S. 64 – 65

Ist etwa die Luft so elektrisch,
wie die See salzig ist?
Georg Christoph Lichtenberg (1742–1799)

Sandkörner in einem Sturm können sich bei Zusammenstößen gegenseitig aufladen und starke elektrische Felder erzeugen. Weiterlesen

Wasserziehen der Sonne

wasserziehen_img_0215_rv„Wohl kam Pfingsten näher und näher, aber zu der Schwüle, die unbekannt und unsichtbar über des Jünglings Herzen hing, gesellte sich noch eine andere über dem ganzen Dorfe drohend, ein Gespenst, das mit unhörbaren Schritten nahte; Weiterlesen

Löwenzahn und ein wenig Physik

Auch vergilbte Blätter sitzen manchmal noch sehr fest an der Pflanze. Wem das nicht klar ist, dem kann es so gehen wie mir. Ich möchte das Blatt von einer Topfblume entfernen und reiße den ganzen Topf von der Fensterbank. Sicherer ist es, wenn man die Restblume mit einer Hand festhält und das Blatt mit der anderen Hand abzieht. Weiterlesen

Im Brennpunkt der Seife

In: H. Joachim Schlichting. Physik in unserer Zeit 48/2, (2017, S. 101

Manche Seifen haben nicht nur die Form einer Sammellinse, sie verhalten sich auch so, wenngleich ihre Form alles andere als optimal ist.

Als ich neulich unter der Dusche die neue Seife ausprobierte, war ich weniger durch deren Waschkraft und Duft beeindruckt als vielmehr durch einen Lichtfleck, der den Wamdschatten der Seife aufhellte. Weiterlesen

Lichtsäule oberhalb und unterhalb der Sonne

Es war kein Aprilscherz, der sich am 1. April vor meinem Auge abspielte, obwohl ich noch in der Stimmung war, alles und jedes was an dem Tag an nur halbwegs Ungewöhlichem präsentiert wurde, skeptisch zu beäugen. Nein, ich sah es mit eigenen Augen. Kurz bevor die Sonne an der um diese Zeit gewohnten Stelle dem Untergang zueilte – in zwei Minuten ungefähr die Strecke ihres eigenen Durchmessers sinkend – illuminierte sie den Himmel oberhalb und unterhalb ihrer selbst in Form je einer hellen Säulen. Weiterlesen

Konkurrenzlos sparsam

Schlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft 4 (2017), S. 74 – 77

Radfahren kommt
dem Flug der Vögel am nächsten

Louis J. Halle (1910–1998)

Kein Tier setzt Energie so effizient zur Fortbewegung ein wie ein Mensch. Sofern er Fahrrad fährt! Weiterlesen

Rätselfoto des Monats April 2017

Zu gestern: April, April!

Und hier kommt das echte Rätselfoto des Monats:

Frage: Wie kommt es zu der Abbildung an der Wand?

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Multiplizierte Durchsicht – kopfstehend

tropfenstreifen_rvAuf den beschlagenen Fensterscheiben verdichtete sich die Feuchtigkeit hier und da zu Wassertropfen, die beim Hinuntergleiten dunklere, duchsichtigere Spuren hinterließen. Durch einen dieser Guckstreifen sah Sperber, dass sich die Lippen des alten Mannes bewegten.

Anne Weber. Tal der Herrlichkeiten. Frankfurt 2012 Weiterlesen

Geisterhafte Lichtquellen in Kugellampen

Kugelleuchten und Designerglühlampen haben seit einiger Zeit Hochkonjunktur. Insbesondere in modern eingerichteten Restaurants und Cafés findet man seinen Platz zeitgemäß ausgeleuchtet. Es lohnt sich, mal darauf zu achten. Im vorliegenden Fall (siehe Foto) befindet sich in einer transparenten Glaskugel eine Lampe mit einem viellinigen hell leuchtenden Filament, wie man es von den vertrauten nunmehr aussterbenden Glühlampen so nicht kennt. Weiterlesen

Quételet im Spiegel der Kunst…

SpiegelfolieAuf einer Kunstausstellung im Museum Kunstpalast in Düsseldorf vor einigen Jahren mit dem Titel „Zerbrechliche Schönheiten“ stieß ich neben eindrucksvollen Exponaten an den Wänden auf ein vielleicht gar nicht als ein solches gemeintes Exponat auf dem Boden eines der Ausstellungsräume. Der Boden war nämlich komplett mit Spiegelfolie ausgelegt, die in dem Raum  – und das war sicherlich beabsichtigt – eine interessante Lichtstimmung hervorrief. Weiterlesen

Zur Bedeutung der Schönheit

prisma_img_1724_rvDer erste deutsche Experimentalphysiker und Aufklärer Georg Christoph Lichtenberg (1742 – 1799) suchte nach Möglichkeiten, Neues zu finden, etwas was bislang noch nicht gesehen oder zumindest so nicht gesehen wurde. Dabei misst er in der Kantschen Tradition der Komplementarität von Denken und Anschauung der Visualisierung selbst des Unsichtbaren große Bedeutung bei. Indem er davon ausgeht, dass sich „die Menschen (…) Bilder von allem machen“ müssen, versucht  er selbst den Gedanken als den Elementen des Denkens Bildhaftes und Farbiges abzuringen: Weiterlesen

Äquinoktium: Tag- und Nachtgleiche

equinoctium_dsc04218-jpg_rvÄquinoktium

Allgewaltig aus Nordosten
Braust der Märzwind über Land,
Und es bebt in ihren Pfosten
Meines Hauses Giebelwand. Weiterlesen

Krumme Spuren eines geraden Fluges

kondensstreifen_dscf2757aEin Flugzeug durchquert das rechte obere Fensterquadrat und merkt nicht, daß seine Flugbahn und die Spur, die es am Himmel hinterläßt, von dem unregelmäßigen alten Glas zu einer wackligen Schlangenlinie verzogen werden.
Aus: Anne Weber. Besuch bei Zerberus  2004. Weiterlesen

Eisenbahnschienen sind auch nur Straßen

eisenbahnschienenmuster_imgAm Bahnsteig auf den verspäteten Zug wartend fällt mir ein regelmäßiges Muster auf den Schienen auf. Ich gehe davon aus, dass die darüberfahrenden Züge es selbst hervorgerufen haben. Denn auch nach einigen Wochen ist es noch vorhanden, obwohl viele Züge darüber gefahren sind und sie es eigentlich hätten glatt „bügeln“ müssen. Ich habe mich sogar dazu hinreißen lassen das Muster abzutasten und habe festgestellt, dass es eine fühlbare Stuktur besitzt. (Bitte nicht nachmachen!). Weiterlesen

Zeichen im Sand

sandrippel_dsc01808b_rvEin Narre schrieb drei Zeichen in Sand,
Eine bleiche Magd da vor ihm stand.
Laut sang, o sang das Meer.

Sie hielt einen Becher in der Hand,
Der schimmerte bis auf zum Rand,
Wie Blut so rot und schwer. Weiterlesen

Der Satz des Pythagoras – revisited

pythagoras_dsc08473aDer Satz des Pythagoras ist wohl allen Menschen bekannt, die durch unser Schulsystem gegangen sind. Ich kann mich noch deutlich erinnern, dass mich daran besonders die Hypothenuse beeindruckte. Nicht etwa, weil mich ihr mathematischer Gehalt faszinierte, sondern eher ihr geheimnisvoll anmutender Klang: Hy-po-the-nu-se. Weiterlesen

Wenn weißer Schnee in Farben funkelt

schneefunkeln_dscf9606abrvH. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaft 3 (2017), S. 54 – 55

Ein jedes Stückgen Eis, ein jeder kleiner Hügel
Schien recht ein klarer Sonnen-Spiegel

Barthold Heinrich Brockes (1680–1747)

Einzelne Eiskristalle sind durchsichtig. Gerade diese Eigenschaft lässt Schnee weiß erscheinen – und unter den richtigen Bedingungen sogar bunt glitzern. Weiterlesen

Hinter farbigen Gardinen

gardinenbeugungWas macht man, wenn man mutterseelenallein in einer fremden Stadt eine Nacht oder mehrere in einem Hotel übernachten muss? Man blickt aus dem Fenster auf eine meist nicht besonders attraktive Gegend. Wenn aber der Blick durch eine Gardine gefiltert wird, kann man das Glück haben, dass es in dieser tristen Situation zu Lichtblicken kommt, die in Form von bunten Farbtupfern in spektraler Verteilung die Stimmung wieder etwas anheben. Weiterlesen

Verfall – Spuren der Zeit

entblaettern_rvDinge werden durch die Zeit beeinträchtigt, in dem Sinne wie wir zu sagen pflegen, daß die Zeit die Dinge zerbröckelt, und daß alles durch die Zeit altert und durch den Zeitablauf in Vergessenheit gerät. Aber wir sagen nicht, daß wir durch die Zeit gelernt haben, oder daß etwas durch sie neu oder schön geworden ist, denn wir sehen die Zeit an sich eher als Ursache des Verfalls an… Weiterlesen

Dreimal die Sonne

sonnenaufgang_dsc08725rvGestern schien die Sonne. Seit langem mal wieder. Und weil das auch noch mit dem Wochenende zusammenfiel, habe ich immer mal wieder aus dem Fenster geschaut, um zu sehen, ob sie noch da ist. Manchmal verschwand sie hinter den Wolken. Zu den entscheidenden Zeiten, Sonnenaufgang, höchster Stand und Sonnenuntergang war sie da. Weiterlesen

Das rettende Netz

schneegriesel_dsc08637rvNach einigen Tagen mit Temperaturen über 0 °C, zieht wieder kältere Luft ein. In ihrem monochromen Grau in Grau sieht die Welt sehr schneeträchtig aus. Einige Schneegriesel schweben vom Himmel herab. Man sieht sie nicht aber man spürt sie als winzige Kryopiekser, wenn sie beim Schmelzen der Haut gewissermaßen punktförmig die dazu nötige Wärme entziehen. Weiterlesen

Eisregen – im Kristallpalast der Natur

eisregen_1_rvWer ihn schon einmal erlebt hat wird ihn nie vergessen, den Eisregen. Sieht man einmal von den negativen Aspekten für Mensch, Tier und Pflanzen ab, so kann man sich der zauberhaften Wirkung der in Eisregen erstarrten Natur kaum entziehen. Besonders eindrucksvoll ist das Glitzerwerk in Eis eingehüllter Dinge besonders dann, wenn nach dem gefrierenden Regen die Sonne scheint. Weiterlesen

La belleza cristalina de los copos de nieve

schneefall_img_0280Schlichting, H. Joachim. Investigación y Ciencia 2 (2017)

¿Qué procesos determinan la estructura de estas maravillas de la naturaleza?

Desde un punto de vista puramente físico, el hielo y la nieve no son más que agua en estado sólido. Pero ¿qué aspectos nos aclara esta afirmación? Ni siquiera proporciona respuesta a la pregunta, tan simple como evidente, sobre el origen de la exuberante diversidad de formas que presentan los copos de nieve. ¿Cómo pueden el agua y el vapor amorfos dar lugar a estas bellezas cristalinas?

Tal y como nos recuerda una antigua canción infantil alemana, los copos de nieve caen de las nubes y recorren un largo camino. Si los tomamos con una mano enguantada para que no se derritan de inmediato, constataremos que, aunque es cierto que no hay dos copos iguales, todos ellos comparten una misma estructura hexagonal básica. Muy de cuando en cuando encontramos cristales de tres o de doce lados, pero nunca de cuatro u ocho. Siglos antes de nuestra era, el sabio chino T’ang Chin lo explicaba así: «Dado que el seis es el verdadero número del agua, cuando el agua se congela en flores, estas han de tener seis puntas».
En nuestra cultura, la estructura hexagonal de los copos de nieve no comenzó a suscitar interés hasta 1611, con el ensayo de Johannes Kepler Sobre el copo de nieve hexagonal. René Descartes también se maravillaba en su Meteoros, de 1637, de que los cristales de hielo siempre cumplieran ese principio estructural: «Eran pequeñas placas de hielo, muy planas, muy pulidas, muy transparentes, con un espesor como el de una hoja de papel algo gruesa, […] pero tan perfectamente talladas en hexágonos, con los seis lados tan rectos y los seis ángulos tan iguales, que para el hombre sería imposible hacer algo tan exacto». Con todo, los principios de crecimiento de los copos de nieve solo han comenzado a entenderse en las últimas tres décadas, gracias a disciplinas como la geometría fractal y a la mejora en nuestra comprensión de los procesos de autoorganización de sistemas de muchas partículas.

Hexágonos en la naturaleza
Las estructuras hexagonales no son nada inusuales en el mundo natural. Si colocamos varias bolitas de poliestireno del mismo tamaño sobre la superficie del agua y no demasiado lejos unas de otras, observaremos que se acercan entre sí y se juntan en pequeñas balsas con una disposición hexagonal. La razón es la tendencia de todo sistema a ceder tanta energía al entorno como sea posible. Las bolas de poliestireno lo logran formando estructuras hexagonales: si cada una se rodea de otras seis esferas, ocuparán la menor extensión de agua posible y minimizarán de este modo la energía superficial. Un principio de autoorganización similar puede aplicarse a las moléculas de agua. Estas también se unen para adoptar la configuración de menor energía posible, y también en este caso el resultado es una red cristalina con simetría hexagonal… (Weiter)

Anhänglicher Schnee

img_0263rvSchlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft 2 (2017) S. 58 – 59

Schnee, der sich leicht ballen läßt,
schmilzt bald.
Jean Paul (1763–1825)

Eiskristalle haften gut aneinander – dafür sorgt flüssiges Wasser. Einerseits wirkt es bei Tauwetter durch Kapillarkräfte im Flockengeäst. Andererseits benetzt selbst bei starken Minusgraden eine feuchte Schicht die Oberflächen und klebt diese direkt zusammen. Weiterlesen

Rätselfoto des Monats Februar 2017

raureif_dsc07778_rvWie kommt es zu diesen einseitig ausgericheten „Eisnadeln“?

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Wenn das Licht in Farben sich erbricht…

eisfarben_dsc08568rvGott, heißt es, schied die Finsternis vom Licht,
Doch mocht es ihm nicht ganz gelingen,
Denn wenn das Licht in Farben sich erbricht,
Mußt es vorher die Finsternis verschlingen.
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Neues Phantom im Eis

fahrradphantom_dscf7818aVor einigen Jahren hat mich ein Phantom im Eis fasziniert. Es handelte sich um eine Abbildung eines Fahrrads mit Hilfe zahlreicher Bläschen in der Eisschicht des Münsteraner Aasees. Das Fahrrad hatte seine letzte Ruhestätte auf dem Grund des Sees gefunden und machte sich auf diese Weise noch einmal bemerkbar.  Ich habe seinerzeit über das „Phantom im Eis“ berichtet. Weiterlesen

Worum dreht es sich?

rotierender-sternenhimmel_rvWenn ich dieses Foto sehe, werde ich unwillkürlich an ein Erlebnis aus der Kindheit erinnert, das mich schlagartig davon überzeugte, dass die Behauptung zutreffen könnte, die Erde drehe sich um die Sonne und nicht umgekehrt. Ich saß in der Eisenbahn und wartete auf die Abfahrt. Dann ging es endlich los bis ich plötzlich sah, dass sich der Zug auf dem Nachbargleis in Bewegung gesetzt hatte und wir immer noch im Bahnhof standen. In diesem Moment erlebte ich gewissermaßen körperlich, dass Bewegungen relativ sind und der Augenschein oft nicht ausreicht festzustellen, was sich „wirklich“ bewegt. Man braucht schon weitere überzeugende Hinweise. Weiterlesen