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Physik im Alltag und Naturphänomene

Diese Kategorie enthält 783 Beiträge

Farbige Sonnentaler an der Wand

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Geröstetes Brot hinterlässt Feuchtigkeitsspuren

Als ich eine Scheibe heißen, gerösteten Brots auf ein rustikales Brettchen legte und nach kurzer Zeit zur Seite schob, sah ich erstaunt, dass es einen ziemlich feuchten Abdruck hinterlassen hatte.
Merkwürdig. Sollte das der Hitze ausgesetzte Brot nicht vielmehr noch trockener sein als vor dem Rösten?
Physik sei Dank ging alles mit rechten Dingen zu. Bei höherer Temperatur ist die maximale Feuchte (also die Konzentration von Wasserdampf in der Umgebung, die nicht überschritten werden kann, ohne dass der dann überschüssige Dampf kondensiert) größer als bei niedrigerer Temperatur. Weiterlesen

Schatten als Verminderung von Licht

Schatten sind meist negativ konnotiert. Das haben sie u.a. ihrer Dunkelheit, Flachheit und Farblosigkeit zu verdanken. Manchmal sind sie sehr rätselhaft und ziehen uns in eine Situation hinein, die nach Aufklärung verlangt. Das ist im nebenstehenden Foto der Fall.
Ich blicke durch eine Glastür der tiefstehenden Sonne entgegen und sehe zu Reinigungszwecken aufgestellte Leiter schemenhaft im Original und als überdimensionalen Schatten – was die Notwendigkeit der geplanten Reinigung noch einmal unterstreicht. Weiterlesen

Schwimmen in der Luft

H. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaft 4 (2019) S. 48 – 49

Eine Welt in einem Sandkorn zu sehn
und einen Himmel in einer wilden Blume

William Blake (1757-1827)

Die Samen des Löwenzahns hängen nicht an flächigen Flügeln, sondern bloß an einem filigranen Faserskelett. Doch gerade das lässt sie langsam und stabil durch die Luft gleiten.

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Rätselfoto des Monats April 2019

Mir schwant da was


Erklärung des Rätselfotos des Monats März 2019

Was ist an physikalisch interessanten Phänomenen auf diesem (nicht manipulierten) Foto zu sehen?

Das Interessante an diesem Foto ist, dass das Gesicht einer Person mosaikartig aus kleinen Abbildern eben dieser Person zusammengesetzt erscheint. Um das zu erreichen war keine Manipulation nötig. Es ergab sich gewissermaßen von selbst, als ich spielerisch durch ein aus der Teetasse gehobenes und daher benetztes Teesieb zunächst rein spielerisch auf eine Person blickte. Indem anschließend mein Blick durch eine Fotografie ersetzt wurde, entstand dieses Bild der Bilder.
In zahlreichen Kommentaren wurde eine Antwort versucht. In der Antwort von Karl wurde das Problem nicht nur im Prinzip gelöst, sondern sogar mit Hilfe eines Nudelsiebs experimentell untermauert.
Andere waren der Lösung sehr nahe, was ich ihnen zu der Zeit aber nicht sagen konnte, um das „Spiel“ nicht vorzeitig zu beeinden. So waren die Ideen, dass es sich um Glasbausteine, Maschenzaun u.ä. handeln könnte, gar nicht so verkehrt. Nur die Größenordnung stimmte nicht. Denn die Bildchen kommen dadurch zustande, dass sich winzige Flüssigkeitsfilme zwischen den Maschen des Siebs gehalten haben, die nunmehr als winzige Linsen wirkend Ausschnitte des Gesichts der Person abbilden. Da die Bildchen alle aufrecht stehen, muss es sich um Zerstreuungslinsen handeln; bei Sammellinsen wären auf dem Kopf stehende Bildchen zu erwarten gewesen. Die Miniwasserlinsen müssen also an den Rändern dicker sein als in der Mitte, was sich schon aus der Dicke der Metallmaschen erklärt.
Da die kleinen Bildchen die ganze Fläche bedecken ist trotz der Transparenz der Wasserfilme das Originalbild nicht zu erkennen. Jede kleine Linse zeigt jedoch den Ausschnitt der Person, der ihr in Blickrichtung gegenüberliegt, sodass in der Summe, in Farbe und Struktur schemenhaft das Original sichtbar wird, insbesondere dann wenn man aus einiger Entfernung schaut und sich durch den individuellen Inhalt der kleinen Bildchen nicht ablenken lässt.

 

 

 

Leonardo da Vinci (3) – Erklärung des Erdscheins

Leonardo da Vinci hat als einer der ersten zahlreiche Alltagsphänomene im Sinne der neuzeitlichen Physik nicht nur zutreffend, sondern didaktisch elegant beschrieben. Er stellt die Mondphasen so dar, dass man sich unmittelbar in die Situation hineinversetzen muss.

Der Mond hat kein Licht von sich aus,
und soviel die Sonne von ihm sieht,
soviel beleuchtet sie;
und von dieser Beleuchtung
sehen wir soviel,
wieviel davon uns sieht. 

Und wenn er denn schon dabei ist, beschreibt er auch noch gleich das Phänomen des Erdscheins, in dem die Erde als indirekt stahlender Körper hinzugenommen wird. Der Erdschein ist oft beim neuen Mond zu sehen:

Und seine Nacht*
empfängt so viel Helligkeit,
wie unsere Gewässer ihm spenden,
indem sie das Bild der Sonne widerspiegeln,
die sich in allen jenen (Gewässern) spiegelt,
welche die Sonne und den Mond sehen.

(Um den Erdschein im oberen Foto besser sehen zu können, zur Vergrößerung auf Bild klicken).
Auch aus heutiger Sicht sind viele physikalische Beschreibungen aus Leonardos Feder in „Glanz und Präzision, Kraft und Zartheit“ unübertroffen, wie der Physikdidaktiker Martin Wagenschein **(1896 – 1988) es einmal ausgedrückt hat. Dieses fast wie ein Gedicht wirkende Stück Prosa erscheint ihm „als ein kostbares Muster für die endgültige, präzise Fassung einer naturwissenschaftlichen Einsicht, die in der Wirklichkeit des Gegenstandes wie in der Wärme der Muttersprache bleiben darf“.
Leonardo beschreibt das aschgraue Licht als Ergebnis einer doppelten Reflexion von Sonnenlicht. Dieses erreicht den nicht direkt beleuchteten Teil des Mondes über den Umweg des beleuchteten Teils der Erde. Dieser hat gleichzeitig die Sonne und den Mond „im Blick“. Er wählt keinen menschlichen Beobachter, weil dieser wegen des mangelnden Kontrastes vom taghellen Teil der Erde das aschgraue Licht gar nicht sehen würde. Erst wenn er sich mit der Sonne in den Abend dreht und es dunkler wird, wird der Erdschein unter günstigen Bedingungen sichtbar. Heute weiß man, dass in erster Linie nicht die Gewässer den Erdschein bedingen, sondern u.a. Wolken und Schneefelder.


* gemeint ist der im Dunkeln liegende Bereich des Mondes, der von der Sonne nicht erreicht wird.
** Martin Wagenschein. Ursprüngliches Verstehen und exaktes Denken II. Stuttgart 1970, S. 66
Untere Skizze: Leonardos Skizze des Erdscheins aus: Da Vinci’s Codex Leicester (ca. 1510)

Elektrisierender Bernstein

Beim Aufräumen stieß ich auf ein kleines Stück Bernstein, das ich mir vor Jahren auf der kleinen Nordseeinsel Neuwerk von einem Sammler erstanden habe. Dieser Sammler hatte im Laufe der Jahre eine sehenswerte Ausstellung von großen und kleinen, unbearbeiteten und fein geschliffenen Teilen zusammengetragen. Er war der Lehrer dieser kleinen Insel im Wattenmeer und frönte nebenbei seinem Hobby, Bernstein zu sammeln. Dazu machte er – wenn ich mich recht erinnere – möglichst jeden Tag, wann die Tide es erlaubte, eine Wattwanderung um die Insel. Weiterlesen

Rasende Lichtkreuze bei langsam steigender Sonne

Auf einer morgendlichen Eisenbahnfahrt scheint mir die allmählich aufsteigende Sonne gelegentlich ins Gesicht. Ich lasse es geschehen, weil die Sonnenstrahlen eine Verheißung von Frühling in sich bergen. Von Zeit zu Zeit wird meine Aufmerksamkeit auf ein Lichtphänomen gelenkt, das direkt mit der Sonne zu tun hat. Über Häuserwände, Böschungen und andere zufällig vorhandene Gegenstände läuft der stets gleiche Film einer Abfolge von Aufhellungen, der allerdings durch die stets wechselnde Beschaffenheit der Projektionsflächen immer neue Eindrücke vermittelt. Jedenfalls werde ich allmählich aus meinem dem frühen Aufstehen geschuldeten Dämmerzustand herausgeholt und finde den Film zunehmend spannender (siehe Fotos).
Worum geht es: Das Licht der noch tief stehenden Sonne dringt nicht nur durch die Scheiben ins Innere des fahrenden Zuges, sondern wird auch zu einem gewissen Anteil an ihnen spiegelnd reflektiert. Das reflektierte Licht wird dann von geeignet orientierten Projektionsflächen aufgefangen und wie auf einer Kinoleinwand zur Schau gebracht. Man sieht die Reflexe einen ganzen Abschnitts von Fenstern auf diesen Leinwänden entlanglaufen und stellt fest, dass keine der rechteckigen Gestalt der Fenster entsprechende Aufhellungen zu sehen sind, sondern Lichtkreuze, die bei der Wechselwirkung der parallelen Sonnenstrahlen mit den Fenstern entstehen. Entscheidend für das Zustandekommen dieser Lichtfiguren ist die Doppelverglasung der Zugfenster. Aufgrund von Luftdruckunterschieden zwischen dem gasgefüllten Innenraum zwischen den beiden Scheiben und der Außenwelt werden die Scheiben deformiert, also entweder nach innen oder nach außer gewölbt, und wirken daher bezüglich des auftreffenden Sonnenlichts jeweils wie ein Paar aus Hohl- und Wölbspiegel.
Das Neue an diesem Phänomen, ist nicht das Lichtkreuz an sich, das an anderen Stellen in diesem Blog bereits beschrieben wurde, sondern seine Inszenierung in immer wieder überraschenden neuen Situationen. So werden selbst parkende Autos und auf den Bahnhöfen wartende Menschen kurzfristig zu einer originellen Projektionsfläche. Hinzu kommt die Dynamik des Geschehens aufgrund der oft hohen Geschwindigkeit des Zuges, die den Lichtkreuzfilm in fliegenden Wechseln auf nahen und weiter entfernten Flächen ablaufen lässt. Da ich mehrere Stunden im Zuge von Norden nach Süden fahre, erlebe ich auch noch kosmische Einflüsse auf die Vorgänge: Mit zunehmender Höhe der Sonne sinken die rasenden Lichtkreuze immer tiefer und sind zum Schluss nur noch an manchen Bahnsteigkanten und auf benachbarten Gleisbetten zu sehen. Ich halte diese unfreiwilligen, aus einem Zusammenspiel von Natur und Technik hervorgebrachten Lichtinstallationen für äußerst originell und spannend.
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Da kommt was auf uns zu…

Zum Glück ist ein Zaun dazwischen, der das Schlimmste zu verhindern verspricht.
Aber so gefährlich wie die Situation aussieht, ist es gar nicht. Die bedrohlich wirkende Schwärze der Wolke kommt dadurch zustande, dass sie viel niedriger und kompakter ist als die hochstehenden Wolken im Hintergrund. Weiterlesen

Ein reinigender Regen

Es regnete so stark, daß alle Schweine rein
und alle Menschen dreckig wurden.

Georg Christoph Lichtenberg (1742 – 1799)

Bei einer Wanderung werde ich von einem Regenschauer überrascht. Meine Hose wird mit Dreckspritzern übersät, die die prasselnden Regentropfen vom matschigen Boden auslösen. Als ich beginne, mich darüber zu ärgern, fällt mein Blick auf einige Blätter, die auf dem dreckigen Boden wie „abgeleckt“ aussehen. (Vergrößern durch Klicken.) Weiterlesen

Frühlingsanfang

Wenn der Planete*, der die Stunden scheidet,
 Zum Zeichen wieder sich des Stiers** erhoben,
 Fällt aus den Flammenhörnern Kraft von oben,
 So ganz die Welt in neue Farbe kleidet.

 Und nicht nur was den Blick von außen weidet,
 Bach, Hügel wird mit Blumen rings umwoben,
 Nein, auch der Erd inwendiges Feucht gehoben,
 Geschwängert was den Tag, verborgen, weidet.

 Vielfältige Frucht entquillet diesem Triebe;
 So sie, die unter Frauen eine Sonne,
 Zuwendend mir der schönen Augen Schimmer,

 Wirkt in mir Wort, Gedanken, Tat der Liebe:
 Jedoch, wie sie auch lenkt der Strahlen Wonne,
 Frühling ist für mich von nun an nimmer.***

Für Francesco Petrarca (1304-1376) ist die Natur noch eine Projektionsfläche für seine innere Befindlichkeit. Was Frühling ist, bestimmt in erster Linie die Stellung der Erde zur Sonne.  Wie wenig diese Konstellation über das was wir vom Frühling wahrnehmen aussagt, möge der Vergleich der Blüten aus diesen Tagen und von vor drei Jahren zeigen,   als sie noch mit Eishüten besetzt waren.


*die Sonne, **Frühling
*** Francesco Petrarca, übertragen von August Wilhelm von Schlegel

Zur Physik des Schuheschnürens -Kombinatorik und Physik von Knoten und Schleifen

H. Joachim Schlichting. Physik in unserer Zeit 2 (2019), S. 78 – 81

Beim Schnüren von Schuhen kommt es zu einem physikalisch interessanten Zusammenspiel eines Flaschenzugs als Zugkraftverstärker und topologisch optimierten Reibungskräften, durch welche die jeweilige Schnürung mit wenigen Handgriffen durch Knoten fixiert und auch wieder geöffnet werden kann. Allerdings führt auch das Gehen selbst zum Öffnen der Knoten.

Knoten spielen in verschiedenen Bereich der aktuellen Physik eine zunehmend wichtige Rolle. Dabei wird oft auf Anschauungen zurückgegriffen, die im makroskopischen Bereich gewonnen werden, etwa beim Schnüren der Schuhe. Die dabei erlernten und rein intuitiv angewandten Techniken sind selbst ein interessanter Gegenstand der Physik und lohnen etwas genauer betrachtet zu werden. Sowohl dem Schnüren der Schuhe, dem Binden der Schleifen und dem notorischen Versagen der Schleife beim Laufen liegt ein subtiles Zusammenspiel zwischen topologischen, dynamischen und materialtechnischen Aspekten zugrunde… (bei Interesse vollständigen Text beim Autor anfordern).

PDF: Zur Physik des Schuheschnürens

 

X mal Pi mal Paddelboot

Was ist das? Ist doch klar: Ein nasser Feudel*. Dieser Rätselspruch kommt mir angesichts des heutigen Pi-Tages in den Sinn. Als ich noch zur Schule ging, kam dieser Ausspruch oft im Matheunterricht zur Sprache. Wenn wir angesichts von bestimmten Berechnungen, in denen die Kreiszahl Pi (geschrieben als π) vorkam, von deren Irrationalität angesteckt wurden und uns auf diese Weise ans rationale Ufer zu flüchten versuchten, half uns dieser Spruch. Weiterlesen

Leonardo da Vinci (1) – zwischen Kunst, Naturwissenschaften und Technik

Anlässlich des 500. Todesjahres von Leonardo da Vinci werde ich über das Jahr verteilt typische Phänomene zwischen Kunst, Physik und Alltag darstellen, an denen die besondere Rolle Leonardos an der Schwelle der neuzeitlichen Physik deutlich wird. Das wertvollste Vermächtnis Leonardos sind nicht die 21 Gemälde und auch nicht die etwa 100000 Zeichnungen und Skizzen, sondern die völlig neue Art und Weise wissenschaftlich zu arbeiten und zu denken, die u.a. der neuzeitlichen Physik ihren Weg ebnete.
Leonardo lebte von 1467 bis 1519. Er war damit älter als Kopernikus (1473 bis 1543) und hat noch vor diesem über das heliozentrische Weltbild nachgedacht. So war er beispielsweise der Meinung: „Die Sonne bewegt sich nicht“, womit er gleichzeitig behauptete, dass die Erde sich bewegt.
Sigmund Freud zufolge „glich (Leonardo) einem Menschen, der in der Finsternis zu früh erwacht war, während die anderen noch alle schliefen.
Er sah sich als Moral- und Naturphilosoph (wobei Naturphilosophie auch die Gegenstände umfasste, die wir heute der Physik zurechnen würden) und dokumentierte seine Ideen und Erkenntnisse durch Schrift (Prosa und Dichtung) und Bild (Gemälde, Grafiken und Skizzen).
Leonardo war Universalist, kein Spezialist, wie die heutigen Naturwissenschaftler. So konnte er beispielsweise
– ein Auge sezieren,
– es gleichzeitig malen,
– optische Ideen zum Sehen daran entwickeln,
– diese experimentell überprüfen und
– über sie in anspruchsvoller Prosa schwärmen.
Besonders beeindruckend sind Leonardos zahlreichen Beobachtungen und deren präzisen Beschreibungen von Alltags- und Naturphänomenen, die insbesondere physikalischen Laien einen Weg zum physikalischen Verständnis eröffnen, ohne auf mathematische Formeln zurückgreifen zu müssen.

Foto: Statue vor den Uffizien in Florenz

Gläserne Brücken über zukünftiges Grün

Da hatten wir den Winter schon als überwunden geglaubt, bis er diese Tage mit Demonstrationen aufwartet die zeigen, dass er auch anders kann. Das Grün wird einfach mit Schnee überdeckt.
Aber es genügt, dass die Temperaturen etwas steigen und die Sonne einige Zeit scheint, um deutlich zu machen, dass der Schnee nicht mehr von Dauer ist. Und selbst wenn er versucht, die Schneeschmelze durch neuerliches Gefrieren rückgängig zu machen, ist dieser Versuch doch allzu durchsichtig. Dadurch wird nicht nur der Blick auf das hoffnungsvolle Grün möglich, sondern auch ein Einfallstor für die Sonne geöffnet. Sie wird dann nicht mehr wie vom weißen Schnee reflektiert, sondern im grünen Gras in Wärmeenergie verwandelt, die den Schmelzprozess weiter antreibt.
Der einzige Schönheitsfehler – die Sonne macht sich in diesen Tagen allzu rar.

 

Der Mond bleibt uns stets zugewandt

Kaum jemand wundert sich darüber, dass das „Mondgesicht“ immer dasselbe bleibt. Müsste sich der Mond nicht von allen Seiten zeigen, wenn er sich nicht um sich selbst, sondern nur um die Erde drehte? Und wäre das Problem nicht von gleicher Art, wenn der Mond die Erde umkreisend auch noch um sich selbst rotierte? Denn auch dann wären im Allgemeinen wechselnde Ansichten zu erwarten. Nur in dem Spezialfall, in dem er sich während eines Umlaufs um die Erde auch genau einmal um sich selbst drehte, wäre stets derselbe Anblick zu erwarten. Weiterlesen

Merkwürdige Lichtstreifen in einem winzigen Wasserfall

Auf einer Wanderung entdeckte ich in einem kleinen stürzenden Bach parallel angeordnete hell leuchtende Streifen im Wasser, die auf dem obigen Foto nur sehr unvollkommen wiedergegeben werden. Unser Auge ist eben doch in mancher Hinsicht der überlegenere „Apparat“. Diese Streifen waren just an den Stellen zu sehen, an denen das Wasser über einen kleinen Wasserfall etwa 10 cm „herabstürzten“.
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Frostige Parallelen

Da die frostigen Tage nun schon kaum mehr erinnerlich sind – jedenfalls in unseren Breiten – kommt man vielleicht nicht sofort darauf, dass es sich auf dem Foto um einen Ausschnitt aus einer zugefrorenen Fensterscheibe handelt. Zwar haben wir hier nicht die typischen Eisblumen, die ganz besondere Entstehungsbedingungen benötigen, sondern ganz andersartige – ich würde sagen – geometrische Figuren. Ich vermute, dass mangelnde Feuchtigkeit und nicht besonders tiefe Temperaturen zu dieser Sparausgabe der Eisblumen führen. Weiterlesen

Unsichtbar vergittert

H. Joachim  Schlichting. Spektrum der Wissenschaft 3 (2019) S. 60 – 61

 

Vögel können im Gegensatz zu Menschen ultraviolettes Licht wahrnehmen. Das könnte dabei helfen, spiegelnde Fensterfronten für sie als gefährlich zu markieren, ohne dass es unsere Sicht trübt.

Alles Sichtbare ist nur die äußere Gestalt,
in der sich ein Unsichtbares hüllt

Gertrud von Le Fort (1876 – 1971) Weiterlesen

Rätselfoto des Monats März 2019

Wie kommt es zu den Abbildungen?


Erklärung des Rätselfotos des Monats Februar 2019

Frage: Ist die Schneeschicht elastisch?

Antwort: Wenn Kinder einen Schneemann bauen, rollen Sie einen Schneeball über den feuchten Schnee. Durch den Druck, der auf den Schnee ausgeübt wird, kommt es zu Sinterungsvorgängen, in denen der Schnee des anfänglichen Schneeballs mit der Schneeschicht zusammenfriert. Da dieser Prozess fortlaufend stattfindet, wird der Schnee zu einer im Durchmesser und durch seitliche Überhänge auch in der Breite wachsenden festen Schneewalze aufgerollt, bis diese groß genug ist.
Dass dieser Vorgang unter bestimmten Bedingungen von selbst auftreten könnte, kann man sich kaum vorstellen. Aber genau das macht uns die Natur im vorliegenden Beispiel vor. Die verhältnismäßig dünne Schneeschicht auf der Windschutzscheibe eines Autos gefriert zunächst zu einer Art Brett. Als es dann am nächsten Morgen wärmer wird und der Schnee im feinen Regen zu schmelzen beginnt, rutscht tauender Schnee von oben her wie ein Keil unter das noch relativ feste Schneebrett, so dass dieses von der Windschutzscheibe weggedrückt wird. Sobald sich der abgehobene obere Teil des Schneebretts über die Senkrechte hinaus  neigt, kommt zusätzlich die Schwerkraft ins Spiel und das Brett krümmt sich von der Scheibe weg. Dass der obere Teil nicht einfach abbricht, zeugt von einer gewissen „Elastizität“, die dadurch hervorgerufen wird, dass an der gestauchten Seite der so entstehenden Schneerolle feinste Verästelungen im porösen Schnee zusammengedrückt werden und dabei wie beim gepressten Schneeball zusammenfrieren. Man kennt das von Eiswürfel aus dem Gefrierfach, die miteinander „verschmelzen“ sobald sie sich berühren. Dieser Vorgang setzt sich solange fort, wie die  Bedingungen dazu erhalten bleiben.

 

Fundstück 2 – Qualle als Unfreiwillige optische Linse

Nachdem ich vor Jahren schmerzhafte Verbrennungen bei der Begegnung mit einer Qualle hinnehmen musste, habe ich ein emotional gespaltenes Verhältnis zu diesen Tieren. Die Begegnung war insofern besonders dramatisch, als ich im Meer schwimmend den „Angreifer“ gar nicht zu Gesicht bekam, denn die transparenten Quallen sind im Wasser nahezu unsichtbar. Die neuerliche Begegnung war wesentlich entspannter, weil sie außerhalb des Wassers am Strand stattfand und einige vermutlich bereits tote Quallen betraf. Weiterlesen

Der halbe Mond eingeklemmt im Apfelbaum

Meines Lebens schönster Traum hängt in einem Apfelbaum. An diesen Vers aus Wilhelm Buschs „Max und Moritz“ wurde ich erinnert, als ich den (fast) Halbmond durch das noch blattlose Geäst eines Apfelbaumes sah und gleichzeitig einige schöne physikalische Phänome damit verbinden konnte.
Zum einen sieht man die Äste wie mit weißem Pinselstrich nachgezogen leuchten. Demgegenüber scheinen einige Astabschnitte in der Helligkeit des Mondes zu verglimmen. Und schließlich erahnt man schemenhaft die Ergänzung der Mondsichel, die den Mondkreis vollendet. (Zum Vergrößern Klicken).

Anorganische Stachel

Vor einiger Zeit fand ich technische und biologische Stachel in trauter Gemeinsamkeit sinnlos nebeneinander dahindämmern. Nicht dass sie einem nicht mehr hätten gefährlich werden können, aber es steckte keine Absicht dahinter. Ähnlich ist es bei dem aktuellen Fundstück (Foto). Wieder zwei Arten von Stacheln verschiedener Art. Diesmal würde ich eher von organischen und anorganischen Stacheln sprechen: die einen – vermutlich wieder Brombeeren des vergangenen Jahres – und die anderen – Eisstacheln des aktuellen Tages. Der Ähnlichkeit in der Form entspricht diesmal überhaupt keine Ähnlichkeit in der Wirkung. Während die Brombeerstachel auch  jetzt noch voll wirksam sind, würden die Reifstacheln bereits durch leichte Berührung dahinschmelzen, ohne überhaupt den Versuch zu unternehmen, sich zu wehren.
Wie die Raureifnadeln entstehen, habe ich in einem früheren Beitrag erläutert.

Ein Baum wie ein Alptraum

Auf einsamen Wanderungen entwickle ich oft ein inniges Verhältnis zu den Bäumen. Sie kommen mir in dem Maße entgegen wie ich ihnen begegne. Kein Wunder, dass mir das eine oder andere auffällt. Mal ist es ein interessanter Wuchs, mal sind es regelmäßige Muster an den Stämmen und wieder ein andermal ziehen sie aufgrund von Anomalien die Aufmerksamkeit auf sich. Einige dieser Anomalien in Form von Verwachsungen wurden bereits früher angesprochen (z.B. hier und hier und hier und hier und hier). Darunter befanden sich erstaunliche Strukturen, die man so kaum erwarten würde. Die im Foto dokumentierte Form einer multiplen Verwachsung ist jedoch so abwegig, dass man sie sich wohl nicht hätte ausdenken können. Es sieht so aus als hätte sich ein Baum zunächst in zwei etwa gleich große Stämme und einem etwas kleineren Ast verzweigt. Sodann wäre aus dem hinteren Stamm ein weiterer hervorgegangen, der sich in einiger Höhe mit dem vorderen Stamm vereinigt hätte. So ganz überzeugend sieht diese Deutung zwar nicht aus, aber die Alternative, dass sich umgekehrt der vordere Stamm verzweigt und nach unten wachsend mit dem hinteren vereinigt hätte, erscheint mir noch unwahrscheinlicher.
Diese merkwürdige Struktur hat zur Folge, dass der gemeinsame Stamm dicker ist als der Hauptstamm unterhalb der Verzweigung. Schaut man sich die beiden vermeintlich verwachsenen Stämme im Vordergrund genauer an, so gewinnt man andererseits den Eindruck, dass die Verwachsung nicht perfekt ist. Eine Narbe zwischen beiden deutet darauf hin, dass sie ihre Saftströme nach wie vor autonom regeln und nicht zugunsten eines einzigen Systems vereinigt hätten, wie es immer mal wieder zu beobachten ist.
Bei diesem – aus forstwirtschaftlicher Sicht – ebenso verkorksten wie – aus naturphänomenaler Sicht – spektakulären Baum handelt es sich um eine Buche. Und Buchen sind bekannt für Verwachsungen (siehe obige Verweise). Aber der vorliegende Fall ist schon eine Nummer für sich.
Ich habe mir gemerkt, wo der Baum ansässig ist bzw. war. Als ich ihn mit einigen Fragen im Hinterkopf erneut besuchte, war er nicht mehr vorhanden. Er ist Forstarbeiten zum Opfer gefallen. Ich befürchte, dass man daraus Kaminholz gemacht und nicht versucht hat, dieses seltene Naturkunstwerk als Ausstellungsstück zu bewahren.

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

 

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

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