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Physik im Alltag und Naturphänomene

Diese Kategorie enthält 758 Beiträge

Verblüffende Alltagsphysik – Überraschende Antworten auf 33 allgegenwärtige Rätsel

Schlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft Spezial 1.19 (2019), 82 Seiten

Vertrautes aus physikalischer Sicht

Es schien, als seien die umkränzten Lichtkreuze über Nacht in die Welt gesetzt worden. Nachdem ich diese merkwürdigen Objekte an Häuserwänden und Straßen (siehe S. 30) zum ersten Mal entdeckt hatte, sah ich sie von diesem Tag an überall. Freilich müssen die seltsamen Figuren schon vorher immer wieder auf meine Netzhäute gelangt sein, doch ich hatte sie bis dahin nicht bewusst wahrgenommen. Das ist typisch für viele Phänomene im Alltag und in der Natur. Man muss regelrecht lernen, sie zu sehen – und das gelingt am besten, indem man durch möglichst viele Beispiele dazu angeregt wird.

Daher stehen die in diesem Heft zusammengetragenen Beobachtungen und ihre Erklärungen nicht nur für sich. Vielmehr erleichtern sie es darüber hinaus, Erscheinungen wahrzunehmen, zu hinterfragen und zu verstehen, die man nie zuvor bemerkt hat und die vielleicht sogar bislang von niemandem sonst näher beschrieben wurden. Wenn ein einfacher Sinneseindruck für uns plötzlich zum interessanten Phänomen wird, denken wir dabei zuerst oft noch gar nicht an die fundamentalen Regeln der Physik. Vielmehr fallen uns vordergründige Ungereimtheiten oder ästhetische Aspekte auf – scheinbare Kleinigkeiten, die etwas Alltägliches auf einmal einzigartig machen und uns nicht so schnell wieder loslassen. Dann helfen die Gesetze der Physik, uns selbst davon zu überzeugen, dass alles seine Ordnung hat, so dass wir fortan mit geschärftem Blick durch die Welt gehen. Ich wünsche Ihnen viele solcher Erfahrungen und schließe mit einem Wort Kurt Tucholskys: »Die größte Sehenswürdigkeit, die es gibt, ist die Welt – sieh sie dir an.«

Ihr Joachim Schlichting

 

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Winterling mit Schwebfliege im Winter

Eine Schwebfliege Mitte Februar auf einem blühenden gelben Winterling! (Fotografie von gestern). Hier kommen mehrere für mich und vielleicht auch für einige andere erstaunliche Dinge zusammen: Ein Insekt, das man normalerweise mit Frühling und Sommer in Verbindung bringt, das eine blühende Blume bestäubt, die kurz vorher noch von Reif geweißelt zu bewundern war (unteres Foto). Aber das scheint noch nicht einmal eine Folge der Klimaerwärmung zu sein, sondern ist offenbar ganz normal. Wie wenig man doch von seiner Umwelt kennt.
Eine Schwebfliege bevorzugt gelbe Blüten. Und ausgerechnet solche findet sie im Winter bei mir im Garten, auf einem Winterling, der sich selbst auf dem ansonsten für andere Blumen vorgesehenen Beet eingenistet hat.
Die Schwebfliege hat auf den ersten Blick gar nicht so viel Fliegenhaftes. Sie erinnert an eine Wespe oder Biene, deren Outfit sie sich aus Gründen des Mimikry  zugelegt, um mögliche Widersacher auf Abstand zu halten. Ich gebe zu, dass ich als Kind großen Respekt vor diesen etwas schlang ausgefallenen Wespen hatte, sodass von mir keine Bedrohung ausging. Die Imitationen sind offenbar so gut, dass sich selbst die ‚Vorbilder‘ täuschen lassen und Schwebfliegen für Ihresgleichen halten und unter sich dulden.
Was ich bis gestern nicht wusste, dass ihre Nahrung aus Nektar und Pollen besteht und sie daher neben den Bienen die wichtigste Bestäubergruppe unter den Insekten ausmachen.
Sowohl der Winterling als auch die Schwebfliege müssen sich gegen den Frost schützen. Da ihre Oberflächen im Vergleich zum Volumen sehr groß sind, nehmen sie sehr schnell die Außentemperatur an und  kommen daher nicht um einen aktiven Frostschuzt umhin.
Der Winterling bevorzugt einen geschützte Standort. Bei mir hat er es sich unter Hortensienbüschen bequem gemacht, die zur Zeit keine Blätter haben und daher Licht durchlassen aber einen gewissen Schutz vor Wind und Frost bieten. Zum anderen legt sich die Pflanze im Bedarfsfalle ein Frostschutzmittel zu, indem es verstärkt Stärke in Zucker verwandelt, der im Saft der Pflanzenzellen den Gefrierpunkt herabsetzt. Das ist insofern wichtig, als in den Pflanzenzellen wachsende spitze Eiskristalle die Zellwände durchstoßen und auf diese Weise platzen lassen könnten. Um bedrohliche Temperaturabnahmen registrieren und die Frostschutzproduktion starten zu können, müssen die Winterlinge außerdem über entsprechende Sensoren verfügen.
Von einigen Insekten weiß man, dass sie über ganz besondere Proteine verfügen, die den Gefrierpunkt der Körperflüssigkeit senken können, indem sie Eiskristalle am Wachstum hindern. Ob die Schwebfliege auch dazu gehört, konnte ich in der Schnelle nicht ermitteln. Vielleicht kennt sich ja einer der Leser*innen besser damit aus.

Durchgestartet

Ich sehe einen Vogel im Anflug. Er scheint sich auf der schneebedeckten Lichtung im Wald niederlassen zu wollen. Vielleicht hat er mich im letzten Moment gesehen und es sich anders überlegt. Jedenfalls startet er mit kräftigen Flügelschlägen durch und erhebt sich wieder in die Lüfte. Eine filigrane Spur dieses Manövers ist im Schnee zu sehen. Die Flügelspitzen haben bereits die Schneedecke berührt. Ich frage mich, ob ich das Muster hätte deuten können, wenn ich den Vogel nicht selbst bei seinem Tun beobachtet hätte?
Mich erinnert der Vorgang an ein abgebrochenes Landemanövers eines Flugzeuges auf der Kanareninsel La Palma. An einem nebeligen Tag hatte das Flugzeug sich der äußerst kurzen Start- und Landebahn genähert. Man erwartete bereits den Ruck des Aufsetzens der Räder und das Aufheulen der Motoren im Umkehrschub. Aber diesmal kam das Heulen vorher und der Ruck blieb aus, der Pilot hatte die Maschine im letzten Moment wieder durchgestartet, weil – wie er hinterher erklärte – wegen des Nebels keine genügende Sicht für eine sichere Landung vorhanden war. Zum Glück sind keine sichtbaren Spuren zurückgeblieben.

Anamorphose auf einer Tasse

Museumsshops bieten manchmal originelle Designobjekte an, die wie in diesem Fall auch noch praktisch sind. Aus dieser Tasse kann man wirklich trinken. Das besondere daran ist aber, dass die Tasse ein über die gesamte Fläche der Untertasse verzerrtes Gemälde à la Gauguin in eine normale Form transformiert. Sie tut das dank der Verspiegelung der zylindrischen Tasse. Ein solches verzerrtes Bild nennt man Anamorphose (von: altgriechisch ἀναμόρφωσις anamorphosis = die Umformung). Weiterlesen

Scheinheilige Heiligenscheine

Wenn morgens die Sonne noch tief steht, kann man manchmal an Bushaltestellen und Bahnhöfen Menschen mit einem Heiligenschein erleben, die meist selbst nichts davon wissen. Da er nur anderen offenbart wird, nennen wir ihn den externen Heiligenschein. Diese Beobachtung steht in direktem Gegensatz zu den internen Heiligenscheinen, die – ebenfalls bevorzugt am frühen Morgen – den Kopfschatten von Menschen auf der grünen Wiese schmücken. Dort kann man nur seinen eigenen Heiligenschein sehen. Weiterlesen

Kristalle – Atomstrukturen ins Sichtbare vergrößert

Das Wunderbare an den Kristallen ist das Netz der Atome, das sich immerfort wiederholt; das war es, was Vug nicht begreifen wollte. Was ihr gefiel, war – ich merkte es bald-, an den Kristallen winzige Differenzen, Unregelmäßigkeiten, Unvollkommenheiten zu entdecken.
Was zählt schon ein Atom außer der Reihe, eine leicht angestoßene Kante… bei einem Festkörper, der zu unbegrenztem Wachstum nach einem regelmäßigen Schema bestimmt ist? Die Entwicklung geht zum einheitlichen Kristall, zum Riesenkristall.*

Wer sich über den physikalischen Hintergrund der Raureifbildung informieren möchte, kann dies in früheren Beiträgen tun, in denen ich zumindest einige grobe Hinweise gebe (z.B. hier und hier).

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Zur Lesbarkeit des Wüstensands

Dieses ist schon längst gesagt, man kömmt aber von allen Seiten wieder darauf. So suchen wir Sinn in die Köperwelt zu bringen. Die Frage aber ist, ob alles für uns lesbar ist. Gewiß aber läßt sich durch vieles Probieren, und Nachsinnen auch eine Bedeutung in etwas bringen was nicht für uns oder gar nicht lesbar ist. So sieht man im Sand Gesichter, Landschaften usw. die sicherlich nicht die Absicht dieser Lagen sind.

Georg Christoph Lichtenberg. Sudelbücher J1-393

Auf dem Foto sieht man Strukturen in einer Mischung aus weißen und schwarzen Sandkörnern in einem wüstenartigen Dünengebiet, die sich durch unterschiedliche Einflüsse (Wind, Schwerkraft, Feuchtigkeit u.A.) entmischt und das vorliegende Muster hervorgebracht haben. Während der Aufnahme wehte ein kräftiger Wind und man konnte innerhalb weniger Minuten eine kontinuierliche Umstrukturierung beobachten. Die Mechanismen der Strukturbildung sind in diesem Blog an mehreren Stellen angesprochen worden (z.B. hier und hier und hier).

Beugung zwischen zwei Fingern?

In letzter Zeit hatte ich mehrere Anfragen zu einem Phänomen, das ich bereits aus dem Physikunterricht meiner eigenen Schulzeit kannte. Dabei geht es darum, dass man beim Blick durch  einen möglichst kleinen Spalt zwischen zwei Fingern dunkle Streifen sehen kann. Nähert man beispielsweise Daumen und Zeigefinger einander bis auf einen winzigen Spalt an (Foto) und blickt hindurch, so sieht man dazwischen dunkle Streifen. Weiterlesen

Rosen im Winter

Auch im Winter können die Rosen etwas von sich hermachen. Die Hagebutten, die die Nüsschen der Rosen enthalten, strahlen in einem ebenso schönen Rot wie die Rose im Sommer. Besonders wirkungsvoll kommen sie hier zum Ausdruck, weil sie sich mit einem Schneehäubchen geschmückt und damit meine Aufmerksamkeit auf sich gezogen haben.

Die Natur ist Übermaß. Sie ist über dem Durchschnitt. Eine einzelne Hagebutte platzt in Lobeshymnen. Was tun mit Regen, mit Schnee, mit Graupel, mit Blättern, mit Kometen, mit Hagel, mit Blitz, mit Apfeln, Pfirsichen und Pflaumen, damit, daß die Natur ihren Überfluß von sich schüttelt, die schwerkraftsbegeisterten Objekte, die sich über meinem Kopf ergießen.

Jeannette Winterson (*1959). Kunst und Lügen

Der Klang des tropfenden Wassers

Schlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft 2 (2019), S. 60 – 61

Das typische Pling entsteht nicht direkt beim Aufprall
auf die Wasseroberfläche, sondern erst darunter – wenn
mitgerissene Luft ins Schwingen gerät.

Und müssen Tropfen fallen,
Wenn wir entzückt werden sollen?
Johann Wolfgang von Goethe (1749–1832) Weiterlesen

Kristallin überzuckertes Eisfachwerk

Nachdem ich nach der „Regenzeit“ und zu Beginn der ersten frostigen Nächte die Bildung von Eisstrukturen (hier und hier und hier und hier) beobachten konnte, muss ich nunmehr nach anhaltend kaltem Wetter mit den Eisstrukturen vorlieb nehmen, die die Pfützen zurückgelassen haben, nachdem das restliche Wasser versickert ist und das Eis auch den Pfützenboden erreicht hat. Auch da gibt es noch viel zu sehen. Weiterlesen

Rätselfoto des Monats Februar 2019

Wie kommt es zu dieser „Schneerolle“?


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Silberstreifen am Horizont

In diesen dunklen Zeiten kann ein Silberstreifen am Horizont wahrlich erhellend und aufhellend sein. Das gilt im tatsächlichen wie im übertragenen Sinne.

Es war Gustav Stresemann (1878 -1929), der 1924 in einer Rede zu den damals noch akuten Reparationsverhandlungen zum 1. Weltkrieg diese eindringliche Metapher prägte. Wörtlich sprach er von einem: „Silberstreifen an dem sonst düsteren Horizont“.[1]

Auf dem Foto sieht man in einer Situation in der der Himmel von dunklen Wolken bedeckt ist eine Wolkenlücke, die den Blick auf eine dünnere von der Sonne aufgehellte Wolkenschicht erlaubt. Die Aufhellung war allerdings nur kurze Zeit zu sehen; kurz nach dem Fotografieren versank wieder alles im trostlosen Dunkel.

Vorboten des Frühlings

Als ich gestern Morgen aus dem Fenster blickte und die Lämmerschwänzchen der Haselnuss im spärlichen Licht der noch tief stehenden Sonne geradezu wie aus sich selbst heraus leuchten sah, wurde mir bewusst, dass sich die Pflanze für die Blüte eine ganz schön ungemütliche Zeit ausgesucht hat. Weiterlesen

Probleme beim Übertritt einer Grenze

„I see nobody on the road,“ said Alice.

„I only wish I had such eyes,“ the King remarked in a fretful tone.
„To be able to see Nobody! And at that distance too!
Why, it´s as much as I can do to see real people, by this light!“*

*Lewis Carroll. Alice’s Adventures in Wonderland & Through the Looking-Glass Weiterlesen

Farben – real oder eingebildet?

Zunächst die Feststellung, dass ich meiner Erinnerung nach die Farben so gesehen habe, wie sie in diesem unbearbeiteten Bild erscheinen. Ich würde also sagen, wenn der Weißabgleich das Ziel verfolgt, die Sinneseindrücke des Auges möglichst getreu wiederzugeben, dann ist es hier gelungen.
Jemand anders, der das Gebäude ebenfalls gesehen hatte, glaubte sich jedoch zu erinnern, dass es makellos weiß gewesen sei und das Foto die Farben nicht korrekt wiedergebe. Weiterlesen

Zwei einsame Äpfel mit kristallenem Strahlenkranz

Zwei Äpfel, Zeugen des vergangenen Herbstes, eingefroren im Eis eines Teiches, in dem sie sich vorher zusammengetan hatten. Immerhin werden sie durch einige strahlenförmige Eiskristalle aus dem Einerlei der eisigen Umgebung hervorgehoben.
Der Eindruck war so stark, dass ich es für wert erachtete, auf den Auslöser zu drücken.

 

Strukturbildung im Pfützeneis

Wie kommt es zu den dunklen Dreiecken in einer zufrierenden Wasserpfütze, die dem ansonsten durch das Zusammenwirken von zufälligen Gegebenheiten (Temperatur, Beschaffenheit des Boden…) und notwendigen physikalischen Vorgängen entstehenden Strukturen, etwas einfach Geometrisches aufzuprägen scheint. Weiterlesen

Kalte Pfützenkunst

Zuerst lag ein etwa 15 cm langer Kieselstein in einer Wasserpfütze. Bevor das Wasser versickerte, fror die Pfütze zu  und der Stein verschwand unter einer Eisschicht. Man konnte ihn aber weiterhin durch das transparente Eis hindurch sehen. Unter dem Eis versickerte das Wasser und der Stein wurde allmählich trocken gelegt. Dann kamen die sonnigen Tage. Der Stein absorbierte die Sonnenernergie, erwärmte sich und gab die Energie u.A. als Wärmestrahlung wieder ab. Dadurch schmolz ein Loch in die unmittelbar darüber befindliche Eisschicht.
Als die Sonne untergegangen war und die kalte Luft wieder die Oberhand gewann, bildeten sich auf dem noch feuchten Rand des Lochs große Eiskristalle, die von außen nach innen wuchsen, so als wollten sie das Loch wieder schließen. Weiterlesen

Libellen sind auch nur Menschen

Konrad Lorenz (1903 – 1989) machte diese Aussage zwar in Bezug auf Graugänse, aber sie gilt meines Erachtes auch für Libellen bzw. genauer Libellenlarven. Als ich gestern bei schönstem Sonnenschein und bitterer Kälte am zugefrorenen Teich saß und mir vorstellte, wie es in ein zwei Monaten sein könnte, sah ich wie sich unmittelbar unter der Eisschicht zahlreiche Libellenlarven unbeweglich mit dem Bauch nach oben sonnten. Zuerst dachte ich, dass sie tot und aufgetrieben seien. Aber heftiges Klopfen veranlasste die eine oder andere ziemlich unwillig wie mir schien einen Stellungswechsel vorzunehmen. Dazu mussten sie sich in die normale Schwimmlage begeben und ihren dunkleren Rücken nach oben drehen. Erst dadurch erkannte ich, dass sie ihren Bauch der Sonne aussetzten. Weiterlesen

Froststrukturierte Pfützensedimente

Eine Pfütze, die kurz davor ist auszutrocknen, wird in der Nacht vom Frost überrascht. Das feuchte bräunliche Sediment spendet immerhin so viel Wasser, dass es zu diesen kunstvollen Eiskristallmustern kommt.
Merkwürdigerweise bleibt das Muster fast so wie es ist erhalten, obwohl die reinen Eiskristalle dabei sind, sich in der Sonne zu verflüchtigen (sublimieren) und zum Zeitpunkt der Aufnahme schon gar nicht mehr zu sehen sind.
Die ziemlich homogene Beigefärbung kommt dadurch zustande, dass sich während der wässrigen Phase der Pfütze zuerst die groben und dann die ganz feinen Teilchen der lehmhaltigen Erde auf den Boden abgesetzt und diesen lückenlos belegt und gleichsam lackiert haben.

Pfützen und Teiche sind auch an anderen Stellen in der einen oder anderen Hinsicht Gegenstand dieses Blogs (siehe z.B. hier und hier und hier und hier und hier und hier und hier und hier und hier und hier und hier und hier und hier) und ideale „Spielwiesen“ für künstlerisch und physikalisch Interessierte – und für Kinder.

Bewegung durch Unschärfe

Ich gebe zu, das Foto ist unscharf. Das war bei dieser Performance und der Aufnahme mit einer Kompaktkamera auch nicht anders zu erwarten. Aber Unschärfe ist ja nicht per se ein Mangel. Viele Fotokünstler nutzen die Unschärfe aus ganz unterschiedlichen Gründen auf kreative Weise aus.
Im vorliegenden Fall ist infolge der spärlichen Beleuchtung mit einer für den bewegten Vorgang zu großen Belichtungszeit fotografiert worden, sodass die schneller steigenden bzw. fallenden Reifen zu einer Verschmierung des Bildteils führen. Darin kann aber auch ein Vorteil gesehen werden, weil die Unschärfe Bewegung suggeriert. Außerdem erhält man daraus zusätzliche Informationen über die Bewegung. So kann man aus den Details des Fotos ableiten, dass der dritte Reifen von unten dicht am Umkehrpunkt ist (vom Steigen zum Fallen oder umgekehrt). Es wurde also fast der Moment getroffen, in dem der Reifen für einen Moment in der Luft steht. Demgegenüber weisen die stark verschmierten Reifen eine verhältnismäßig große Steig- oder Fallgeschwindigkeit auf. Weiterlesen

Manches fällt nach oben

Manches erledigt sich von selbst. Naja, nicht ganz aber fast. Eine Schale mit Jogurtresten und den dazu gehörigen Löffel zunächst einmal mit Wasser gefüllt und in die Spüle gestellt, säubert sich, indem sie die Schwerkraft wirken lässt. Weil Wasser eine größere Dichte hat als das Milchprodukt, drückt es diese nach oben. Erstaunlich ist vielleicht mit welcher Konsequenz hier der streng vertikale Aufstieg das Geschehen dominiert. Es kommt zu einer Abbildung bzw. Projektion der Umrisse des Löffels, dessen Mulde man nur noch schemenhaft im getrübten Umfeld erkennt. Weiterlesen

Lichtgestalten: die Untersonne

Wenn die Sonne auf einer glatten Wasseroberfläche gespiegelt wird, sieht es so aus, als würde eine Spiegelsonne aus den Tiefen des Sees heraus leuchten. Dabei ist sie im virtuellen Raum unter der Wasseroberfläche genauso weit unter wie die reale Sonne über der Wasseroberfläche. Dass man das meist nicht so zu sehen vermeint, liegt daran, dass unser Verstand scheinbar korrigierend eingreift.
Eine ähnliche Situation liegt vor, wenn wir aus großer Höhe, zum Beispiel von einem Berg oder einem Flugzeug aus die Sonne auf flachen, in der Luft driftenden Eisplättchen gespiegelt sehen, die wir selbst gar nicht wahrnehmen. Nimmt man den Horizont als Orientierungslinie hinzu, so kann man feststellen, dass diese sogenannte Untersonne, genauso weit darunter wie die reale Sonne darüber liegt (siehe unteres Foto). Dabei sind natürlich keine absoluten Entfernungen gemeint, sondern die Winkelhöhe.
Diese Untersonne zählt zu den Haloerscheinungen, die durch Brechung und Spiegelung an  Eisplättchen hervorgerufen werden. Die Lichtsäule über einer Laterne gehört ebenso dazu wie die Nebensonne. Während bei der Lichtsäule die Sonnenstrahlen an der Unterseite reflektiert werden, erfolgt die Reflexion bei der Untersonne an der Oberseite der sinkenden Eisplättchen (siehe Skizze). Und weil die Eisplättchen während ihres lansamen Sinkens leicht um die Gleichgewichtslage schwanken, variiert der Reflexionswinkel ein wenig. Das macht sich visuell in einer in die Länge gezogenen Form bemerkbar.
Die Schwankungen der Plättchen haben einen ganz ähnlichen Effekt wie die statistisch verteilten Wellen auf dem Meer beim Zustandekommen des Schwerts der Sonne: Das reflektierte Sonnenlicht erreicht die Augen des Beobachters aus einem gewissen Winkelbereich.

Eisprismen am Seeufer

Während das Eis eines Sees auf der freien Fläche meist eine glatt und eben ist, können im Uferbereich ganz unterschiedliche Kristallisationsmuster zutage treten. Hier haben sich größere Kristalle (einige Zentimeter) mit unterschiedlicher Orientierung der Kristallisationsachsen gebildet, die die hexagonal geprägte Form der ins Makroskopische vergrößerten Ursprungskristalle erkennen lassen.

Obwohl beim Gefrieren des Wassers alles gesetzmäßig abläuft, findet man niemals identische Strukturen. Mögen die Anfangsbedingungen an zwei Stellen auch dieselben sein, sie sind trotzdem nie exakt gleich. Die winzigen Unterschiede beim Start wachsen bis ins Makroskopische und führen zu zwar ähnlichen aber niemals identischen Strukturen. Diese Spannung zwischen Ähnlichkeit und Identität machen einen wesentlichen Teil der Schönheit solcher Strukturen aus.

Musterbildung im Schnee

Schlichting, H. Joachim. Physik in unserer Zeit 50/1 (2019), S. 45

Das Zusammenwirken von Absorption und Reflexion von Sonnenlicht sowie Wärmeleitung führt unter bestimmten Bedingungen zu regelmäßigen Mustern im Schnee.

Auf dem Handlauf eines Treppengeländers hat sich ein Muster aus periodisch weggeschmolzenem Schnee gebildet. Das ist auch insofern erstaunlich, als die Lufttemperatur mit -1 bis -2 °C eindeutig zu niedrig ist, um den Schnee zum Schmelzen zu bringen. Zwar bricht die Sonne hin und wieder durch den hochnebelartigen Dunst und fühlt sich angenehm warm an. Doch der blendend weiß erstrahlende Schnee ist ein deutliches Zeichen dafür, dass das Sonnenlicht nicht gleichermaßen vom Schnee absorbiert, sondern hauptsächlich reflektiert wird. Weiterlesen

Winterlichtblick

Ein schon totgeglaubte, dem Verfall anheingegebene Pflanze, erstrahlt im flachen Winterlicht zu neuem Glanz. Feine Reifkristalle unterstreichen diesen Effekt, indem sie das Licht der Sonne in verschiedene Richtungen ablenken.
Während das vor allem an den Reifkristallen reflektierte Licht die Zusammensetzung des Lichts unverändert lässt, findet infolge der Brechung des durch die Kristalle hindurchgehenden Lichts eine Farbzerlegung statt, die allerdings aufgrund einer gewissen künstlerischen Unschärfe nur andeutungsweise zu erkennen ist.
Das rötliche Licht der tiefstehenden Sonne verheißt Wärme. Wärme, die bereits auf den Frühling verweist? Oder Wärme der geheizten Stube angesichts des erst bevorstehenden kalten Winters? Lassen wir uns überraschen und freuen uns ein wenig über den schönen Anblick!

 

 

Eisvögel

Was hier wie die stilisierte Skizze von zwei Eisvögeln oder vielleicht nur wie ein abstraktes Schwarz-Weiß-Gemälde aussieht, ist die Eisschicht einer zugefrorenen Wasserpfütze. Die hellen Bereiche künden vom darunterliegenden Hohlraum, der durch das Versickern des Wassers entstanden ist und in dessen feuchter Atmosphäre sich eine Reifschicht unterhalb der zunächst transparenten Eisschicht gebildet hat. An den kleinen Kristallen wird das Licht streut wodurch die Transparenz verschwindet. Lediglich die dunklen Streifen sind gefrorene Wasserwülste über die eine Verbindung mit dem stark gesunkenen Wasserspiegel oder bereits mit dem Erdreich besteht.

Grenzerfahrungen zwischen Eis und Schnee

Schlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft 1 (2019), S. 64 – 65

Bei Temperaturen um den Gefrierpunkt bewirkt ein Hin und Her zwischen Schmelzen und Gefrieren im Schnee einen erstaunlichen Reichtum an eisigen Strukturen.

Nebeneindrücke sind
wieder einmal das Bestimmende
Robert Musil (1880–1942)

In unseren Breiten sind harte Winter selten. Wenn es einmal geschneit hat, dauert es oft nicht lange bis zum nächsten Tauwetter. Es lohnt sich allerdings, die Phänomene in dem Grenzbereich zwischen Fest und Flüssig aufmerksam zu beobachten. Weiterlesen

Alternative zum Bleigießen

Obwohl der Anlass just vorbei ist, möchte ich dennoch auf die Kommentare zu meinem Silvesterbeitrag eingehen, in dem ich eine Alternative zum Bleigießen in Form des Herstellens von Kerzenmuscheln vorgeschlagen habe. Wer aber gern an den schicksalhaften metallischen Klecksen festhalten möchte, der kann das auch mit Lötzinn tun, indem er den mit einem Lötkolben u.ä. verflüssigten Zinn (eigentlich je nach Verwendungszweck eine Legierung aus Blei, Zinn, Zink, Silber, Kupfer) in ein Wasserbecken oder auf eine andere Unterlage abtropfen lässt. Ich habe Silvester ein wenig damit experimentiert und zeige hier einige Ergebnisse. Nicht nur in der äußeren Form sondern auch in der inneren Strukturierung zeigen sich überraschende Muster. Über deren physikalische Ursachen werde ich mir noch Gedanken machen müssen – spätestens bis zum nächsten Jahreswechsel.

Bleigießen mit Kerzenwachs – eine künstlerische Variante

Bleigießen ist ab diesem Jahr verboten. Damit geht zwar eine alte Tradition verloren, aber die Gesundheit geht vor. Denn die Bleigießsets, die in der Vergangenheit benutzt wurden, enthalten ein Vielfaches des in der EU zulässigen Gehalts von Blei.
Aber aus dieser Not kann man eine Tugend machen und mit den vom Weihnachtsfest übrig gebliebenen Resten der Wachskerzen experimentieren. Ich greife auf Erfahrungen zurück, die ich bereits in der Kindheit gemacht habe und zwar deshalb, weil uns damals Blei nicht zur Verfügung stand. Weiterlesen

Funkelnde Farben im Reif

Der Morgen war kalt und Triste, die Gräser und Sträucher waren an bestimmten Stellen von Reif überkrustet, was aber wegen des bedeckten Himmels kaum zur Geltung kam. Doch plötzlich brach die die Sonne durch die Wolken und machte sich durch farbige Lichtblitze in den Eiskristallen bemerkbar.
Beim Vorübergehen erloschen die Kristalle aber nur um an anderen Stellen wieder aufzublitzen: Das war genau dann der Fall, wenn das in ihnen gebrochene und reflektierte Sonnenlicht in meinen Augen landete. Die Kristalle wirkten wie kleine Prismen, das Licht wurde gebrochen, und in seine Spektralfarben zerlegt, die jeweils in geringfügig andere Richtungen ausgesandt wurden. Weiterlesen

Eine letzte Pracht

Was schon abgeschrieben, der entgültigen Fäulnis übergeben schien, erhält im Zusammenspiel von kristallenen Reifrändern und dem Licht der Sonne eine letzte Schönheit und Grazie, die dem vergangenen Grün des letzten Sommers ästhetisch gesehen in kaum etwas nachsteht.

Der Reif setzt sich an den Rändern ab, um die Formen der Blätter nachzuzeichnen und im Licht der Sonne zu einem Kunstwerk zu gestalten. So kann man es sehen. Wem diese „Erklärung“ nicht ausreicht, schaue sich einen früheren Beitrag an.

Natürliches Lametta

Etwas aus den nebelsatten
Lüften löste sich und wuchs
Über Nacht als weißer Schatten
Eng um Tanne, Baum und Buchs.

Und erglänzte wie das Weiche
Weiße, das aus Wolken fällt,
Und erlöste stumm in bleiche
Schönheit eine dunkle Welt.

Gottfried Benn (1886 – 1956)

Frohe Weihnachten!

Zunächst wünsche ich allen meinen „Besuchern“ frohe Weihnachten und unbeschwerte Festtage. Bei einem Blog, der Physik im Titel trägt, kommt ihr mir nicht so leicht davon. Denn eine Frage hätte ich noch: Der Baum ist offenbar mit zwei verschiedenen Arten von Kugeln geschmückt. Worin unterscheiden sie sich? Um sich einen besseren Eindruck von den Unterschieden zu verschaffen, habe ich zwei verschiedene Kugeln vergrößert herauskopiert (rechtes Bild).
Bevor ihr weiterlest, solltet ihr versuchen, die Frage selbst zu lösen. Dabei ist es hilfreich sich klarzumachen, dass eine spiegelnde Weihnachtskugel bis auf den Bereich, der sich direkt hinter der Kugel befindet, die gesamte „Welt“ abbildet – wenn auch verzerrt. Diese Eigenschaft wird ja bekanntlich ausgenutzt, um bei Einfahrten durch Wölbspiegel einen größeren Bereich einsehbar zu machen, als mit bei einem Flachspiegel möglich wäre.
Die Antwort ist überraschend einfach: Die Kugeln unterscheiden sich darin, dass die eine nur „versilbert“ ist wie ein normaler Spiegel und die andere auch noch die „Eigenfarbe“ Rot besitzt. Dieser Unterschied macht sich darin bemerkbar, dass die rote Kugel zwar auch auftreffendes weißes Licht zurückwirft, aber einen Teil des Lichts (die Komplementärfarbe von Rot) absorbiert. Dass die versilberte Kugel dennoch so aussieht als wäre sie zweifarbig liegt daran, dass der Weihnachtsbaum auf einer roten Unterlage steht, die auch – natürlich anamorphotisch verzerrt – abgebildet wird.
Aber nun feiert schön weiter und lasst euch davon nicht beirren!

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