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Farbe

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Es blüht so grün…

Blumen blühen in den verschiedensten Farben, um zu gefallen und aufzufallen. Nicht unbedingt den Menschen, aber den Bestäubern, Bienen und anderen Insekten. Man findet alle Farben vertreten. Nur grüne Blüten gibt es selten. Das ist verständlich, weil die Blüten aus dem überwiegenden Grün der Pflanzen hervorstechen müssen, um nicht übersehen zu werden. Die wenigen grünen Blüten wirken weniger durch Ihre Farbe als durch Geruch und vermutlich auch durch Farben und andere Merkmale, die wir Menschen gar nicht wahrnehmen. Im vorliegenden Fall dürften Insekten kaum Interesse bekunden – die Blümchen entdeckte ich in einem Kunstmuseum

Himmelsfarben beim Blick nach unten

Diese Luftaufnahme zeigt drei Seen, die alle einen unterschiedlichen Blauton aufweisen. Auf den ersten Blick denkt man vielleicht an eine unterschiedliche Beschaffenheit des Wassers. Aber es scheint eine andere Ursache vorzuliegen. Dafür spricht, dass der Blauton umso dunkler erscheint, je steiler man auf die Wasseroberfläche blickt.
Da zur Farbe von Gewässern auch die Reflexion des Himmellichts beiträgt, sind die unterschiedlichen Farbnuancen eine Folge der unterschiedlichen Himmelsregionen, die in den Seen spiegelnd in unsere Augen reflektiert werden. Der vordere See spiegelt höhere Regionen in der Nähe des Zenits, die bekanntlich ein intensives Blau aufweisen, der mittlere See bietet einen Blick auf tiefere Himmelsregionen, die schon deutlich an Farbsättigung eingebüßt haben und der entfernte See gibt das helle horizontnahe Himmelsblau wieder.

Komplementarität von Blau und Gelb in der Natur

Dieser Anblick bot sich mir gestern bei einem Spaziergang. Die Wirkung dieser komplementären natürlichen Farben im Kontext eines sonnigen Frühlingstages löste eine innere Spannung aus, der ich nicht sogleich auf den Grund kam. Was hat es mit Gelb und Blau auf sich?
Bei Wikipedia konnte ich nachlesen , dass beispielsweise Vincent van Gogh in seinem Bild Kornfeld mit Krähen seine dramatische, ausweglose Situation zum  Ausdruck bringt und Ernst Ludwig Kirchner in seinem Gemälde Frauen auf der Straße die Entfremdung und Oberflächlichkeit des mondänen Großstadtlebens anprangert. Steckt da etwas Verallgemeinerungsfähiges hinter?
Trotzdem oder vielleicht gerade deshalb finde ich die Farbkombination in diesem Foto naturschön.

Ostereier aus Stein

Farbige Reflexe in einer Kirche

Die als Farbfilter wirkenden Elemente von Kirchenfenstern tauchen das Kircheninnere oft in ein stimmungsvolles, von manchen als mystisch empfundenes Licht, das sich zuweilen durch Reflexionen an den Bänken und anderen Gegenständen objektiviert.

Polygonale Sandmuster

Dieses polygonale Muster sah ich in einem dicht am Meer gelegenen hinter einigen Dünen tief gelegenen Sandgebiet. Obwohl es während der Beobachtung (Fotografie) völlig trocken war, vermute ich, dass die Musterung darauf zurückzuführen ist, dass unterhalb des Sandbodens das Grundwasser in geringer Tiefe anzutreffen ist. Und dieses Grundwasser dürfte wegen der Nähe des Meeres salzhaltig sein (Brackwasser). Durch die Verdunstung eines Teil des in Kapillaren zwischen den Sandkörnern aufsteigenden Salzwassers an der Oberfläche des Sandes bleibt gelöstes Salz zurück. Es führt allmählich zu einer Anreicherung des Salzes an der Oberfläche und damit zu einer helleren Färbung. Da ein Teil des Wasser an den Rändern solcher Polygone durch absinkendes Wasser innerhalb der Polygone teilweise kompensiert wird, entsteht ein solches an eine Bénardkonvektion erinnerndes Muster.

Dies ist eine grobe vorläufige Vermutung und muss weiter untersucht werden.

Verdoppelte Dämmerung

Farbenprächtige Dämmerung, bei der die Sonne selbst gar nicht zu sehen ist. Die glatten Oberflächen des im Rhythmus der auflaufenden Wellen feucht gehaltenen Sandstrands spiegeln die Farben in voller Brillanz. Eine Verheißung von Sommer…

Physikalische Erzählung einer Fensterfront

Ein buntes Kaleidoskop von Farben und Formen zeigt sich hier in Gestalt von Fensterscheiben. Obwohl die Fenster dicht beieinanderliegen treten die Reflexe in mehr oder weniger unterschiedlicher Weise auf.
Die Reflexe des 1., 3. und 10. Fensters (von oben links nach unten rechts gezählt) stimmen in ihrer Grundstruktur weitgehend überein. Entsprechendes gilt für das 4., 5., und das 8. Fenster; auch das 2. und 7. Fenster könnte man dazurechnen. Ganz aus dem Rahmen fallen das 6. und das 9. Fenster, deren Scheiben kaum eine Struktur zeigen, dafür aber eine weitgehend einheitliche tief blaue Färbung. Gemeinsam ist allen Fenstern, dass sie dem Reflexionsgesetz gemäß das Licht von den gegenüberliegenden indirekten Lichtquellen reflektieren. Das ist im Falle der beiden blauen Fenster der blaue Himmel. In allen anderen Fällen handelt es sich offenbar um Teile von Gebäuden, die der Fensterfront von der Sonne beschienen gegenüber liegen. Anders als man es in den meisten Fällen gewohnt ist, sind die gespiegelten Ansichten aber dermaßen verzerrt, dass sie so gut wie nicht zu erkennen sind. Man kann nur erahnen, dass in einigen Fällen ebenfalls Fenster der Ausgangspunkt für das Licht sind.
Der Grund für diese Verzerrungen liegt nicht etwa darin, dass es sich um schlecht gefertigte Fenster handelt. Vielmehr erkennt man an ihnen eindeutig, dass wir es mit doppelt verglasten, also modernen Fenstern zu tun haben. Sie sind aufgrund von Luftdruckunterschieden zwischen dem Innenraum der luftdicht verklebten Scheiben und der Außenwelt leicht nach innen oder außen gewölbt und wirken, wie in einem früheren Beitrag ausführlicher dargestellt, ähnlich wie Hohl- und Wölbspiegel. Im vorliegenden Fall dominiert allerdings nur der Reflex einer der beiden Scheiben.
Die Verzerrung und damit die Wölbung der Scheiben ist umso größer, je mehr sich die Stärke des Luftdrucks zwischen dem Innenraum der Doppelglasscheiben zum Zeitpunkt ihrer Herstellung und dem Außendruck bei der fotografischen Aufnahme unterscheidet. Die Ähnlichkeit der Verzerrungen der abgebildeten Scheiben weist darauf hin, dass der gleiche Außendruck geherrscht haben muss, die entsprechenden Scheiben also etwa zur gleichen Zeit hergestellt wurden. Dies gilt vermutlich nicht nur für die Scheiben 4, 5 und 8, sondern auch für die Restlichen. Der Unterschied ist vermutlich dem unterschiedlichen Grad der Strukturiertheit der reflektierten Gebäudeteile zuzuschreiben. Unstrukturierte Teile zeigen auch in der Reflexion keine Struktur, wie insbesondere bei den beiden Scheiben zu erkennen ist, die Ausschnitte des blauen Himmel reflektieren.
Bleibt nur noch die Frage, warum die beiden blauen Fenster aus der Reihe tanzen und offenbar über das gegenüberliegende Gebäude „hinwegschauen“. Wie am dunklen Schattenstreifen am oberen Rand dieser Fenster zu erkennen ist, stehen sie „Kipp“ und stellen daher einen anderen Einfallswinkel für das einfallende Licht dar als es bei den übrigen Fenstern der Fall ist. Die Kippstellung von Fenstern führt auch in anderen Zusammenhängen zu überraschenden Phänomenen (z.B. hier und hier, hier).
Die abgebildete Fensterfront hat also einiges zu „erzählen“ über
– die Art der Fensterverglasung,
– den Luftdruckunterschied zwischen Ort und/oder Zeit der Herstellung und ihres jetzigen Aufenthalts und
– über das Wetter.

Gefrorene Federn

Was hier so federleicht und bunt daherkommt, sind nicht die Federn eines bunten Eisvogels. Vielmehr blickt man auf Eiskristalle, die sich in einer dünnen Schicht ziemlich schnell ausbreiten. Normalerweise ist Eis unbunt zwischen transparent und weiß changierend. In diesem Fall liegt die Eisschicht zwischen zwei Polarisationsfolien. Die vor der Eisschicht platzierte Folie polarisiert das einfallende Licht und die hinter der Eisschicht befindliche Folie analysiert das beim Durchgang durch die Eiskristalle modifizierte Licht. Diese Modifikation (siehe unten) macht sich durch bunte Farben bemerkbar, die gewisse Auskünfte über die innere Struktur der Eiskristalle geben.

Wer es physikalisch etwas genauer wissen will, dem sei gesagt, dass Eis die optische Besonderheit hat, doppelbrechend zu sein: Das durch die Eisscholle hindurchgehende polarisierte Licht wird in zwei leicht unterschiedliche Richtungen gebrochen, so dass es in zwei Teilstrahlen zerfällt. Diese unterscheiden sich in ihrer Ausbreitungsgeschwindigkeit. Infolgedessen entsteht zwischen beiden Teilstrahlen eine unter anderem von der Wellenlänge abhängige Phasendifferenz. Sie macht sich in einer entsprechenden Drehung der Polarisationsebene bemerkbar, wenn sich die Teilstrahlen des Lichts beim Austritt aus dem Eis überlagern. Tritt dieses Licht dann durch ein Polarisationsfilter oder wird es in einem bestimmten Winkel reflektiert, so werden den unterschiedlichen Drehungen der Polarisationsebene entsprechend die verschiedenen Wellenlängen nur mehr oder weniger gut durchgelassen. Die auf diese Weise veränderten Intensitäten der einzelnen Wellenlängen des ehemals weißen Lichts äußern sich in verschiedenen Farben.

Rätselfoto des Monats März 2022

Geht hier alles mit rechten Dingen zu?


Dieses Bild hat ein leeres alt-Attribut; sein Dateiname ist 193_eiszapfen_img_6670rv.jpg.

Erklärung des Rätselfotos des Monats Februar 2022

Frage: Wie kommt es zu den Strukturen im Eiszapfen?

Antwort: Dieses reichlich strukturierte Muster besteht aus Lufteinschlüssen, die sich meist in der Mitte eines Eiszapfens bilden. In Wasser ist unter normalen Bedingungen – und das heißt u.a. bei Kontakt mit der Atmosphäre – stets mehr oder weniger viel Luft gelöst. Die Löslichkeit nimmt mit abnehmender Temperatur zu.
Doch wenn es so kalt wird, dass das Wasser gefriert, nimmt die Löslichkeit plötzlich drastisch ab und die überschüssige Luft wird während der Erstarrung des Wassers abgegeben. Die Eiszapfen frieren von außen nach innen zu, weil sie die bei der Kristallisation freiwerdende Wärme umso besser abgeben können, je näher sie der kalten Außenwelt sind. Wenn die Temperatur sehr niedrig ist und der Kristallisationsvorgang sehr schnell abläuft, kann die beim Erstarren zurückbleibende gelöste Luft nicht schnell genug nach außen abgegeben werden und sie bleibt daher in der Mitte des Zapfens als Luftblasenmuster zurück. Brechung und Reflexion beim Übergang des Lichts zwischen Eis und Luftblasen sorgen dafür, dass die „Luftseele“ trotz der Transparenz von Eis und Luft deutlich sichtbar wird.
Beim langsamen Gefrieren hat die Luft oft Zeit genug, an die Umgebung zu entweichen, sodass manchmal auch Zapfen ohne eingeschlossene Luftblasen entstehen und völlig klar erscheinen.



Schwarzweiß oder farbig – manchmal entscheidet der Blickwinkel

Beim Lesen eines Buches mit Op-Art-Abbildungen war mir irgendwie so, dass etwas Buntes durch das Glas hindurch schimmerte. Um festzustellen, ob es an mir oder am Glas Wein lag, füllte ich es kurzerhand mit Wasser und sah, dass das Glas oder besser die Flüssigkeit die Bilder lieber farbig hatte. Es ist also nicht der tiefe Blick ins Glas, sondern der Blick durch das Glas, der dieses Phänomen ermöglicht.
Schuld daran sind die Übergänge des vom Op-Art-Bild ausgehenden Lichts von Luft zum Glas, von Glas zum Wasser und vom Wasser zum Glas und dann wieder zur Luft, bevor es mein Auge erreicht. Dabei spielt das dünne Glas die geringste Rolle und muss nicht weiter betrachtet werden. Entscheidend ist der Durchgang des Lichts durch den Wasserkeil, wobei es ähnlich wie in einem optischen Prisma gebrochen und damit aus der ursprünglichen Richtung abgelenkt wird. Da die Lichtbrechung von der Wellenlänge des Lichts abhängt und damit für die verschiedenen Farben, aus denen sich das weiße Licht zusammensetzt, unterschiedlich groß ist, laufen die einzelnen Farben gewissermaßen auseinander und werden schließlich getrennt voneinander wahrgenommen. Man sieht also die weißen Teile des schwarzweißen Op-Art-Bildes in mehreren ineinander verschwimmenden Versionen.
Man kann auch künstlerisch tätig werden, indem man den Blick durchs Glas auf unterschiedliche Weise auf Schwarzweißbilder und andere Darstellungen richtet und sich den schönsten Anblick auswählt.

Gott, 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.
*

* Johann Wolfgang von Goethe (1749 – 1832)

Galaktische Nebel in der Wasserpfütze

Was mag das sein, das hier wie ein galaktischer Nebel durch zahlreiche Sterne hindurch gesehen daherkommt? Ich war mir vollkommen sicher, dass ich den Blick nicht nach oben gerichtet und kein Riesenteleskop vor Augen hatte, sondern ohne Hilfsmittel nach unten in eine zugefrorene Wasserpfütze.
Schaut man genauer hin, so erkennt man durch die ansonsten ziemlich glatte Eisschicht hindurch verfaulende Blätter und andere Überbleibsel aus der vergangenen Vegetationszeit. In die Eisschicht integriert zeichnen sich in zarten vor allem Blautönen Strukturen ab, die an Spuren biologischer Aktivität erinnern. Ähnlich wie beim Gefrieren von Wasser die darin enthaltene Luft gewissermaßen ausgeschwitzt wird, sind es hier vermutlich proteinhaltige Bestandteile der verwesenden Biomasse, die sich an der Wasseroberfläche abgesetzt haben und einen äußerst dünnen Belag bilden. Dieser ist offenbar so dünn, dass es aufgrund der Überlagerung des an der vorderen und hinteren Grenzschicht reflektierten Lichts zu ähnlichen Strukturfarben wie bei einer Ölschicht auf einer nassen Straße. Die weißen „Sterne“ sind winzige im Eis eingefrorene Gasblasen, die von innen mit Reif belegt sind.
Wie dem auch sei, es ist auf jeden Fall ein naturschöner Anblick, der zumindest einen Teil seines Geheimnisses bewahrt hat – jedenfalls bis jetzt. Ich habe schon einige Male die Schönheit zugefrorener und zufrierender Pfützen gezeigt. Dort wurden die Strukturen vor allem durch das parallel zum Gefrieren versickernde Wasser hervorgerufen. In diesem Fall zeugt aber die glatte Eisfläche davon, dass der Wasserspiegel während des Gefrierens weitgehend gleich geblieben sein muss. Als Ursache käme eine Versiegelung des Pfützenbodens durch die Sedimentation feinstrukturierter Überreste der verwesenden Biomasse infrage. Meist sind solche Pfützen sehr langweilig und manchmal bei genügender Länge allenfalls zum Glitschen zu gebrauchen. Hier aber finden wir in der verhältnismäßig dicken Eisschicht andere beeindruckende Strukturen.
Das Schöne an der dicken Eisschicht ist außerdem, dass sie nicht so leicht zu zerstören ist. Viele Menschen, auch Erwachsene, genießen eher das akustische Phänomen der klirrend zerbrechenden Eisscheiben als die Wohltat für die Augen.

Ein wenig Farbe ins trübe Grau

Eigentlich sollte dies ein physikalischer Beitrag zu den Farben der Spannungsdoppelbrechung werden. Dazu habe ich im schwach polarisierten Himmelslicht einen Kunststoffbehälter fotografiert. Die Farben fielen jedoch ziemlich flau aus. Ich wollte mit einem Bildbearbeitungsprogramm etwas nachhelfen, um den Effekt deutlicher zu machen und landete bei diesem Bild (siehe Foto), das ich aber ehrlicherweise nicht mehr als reinen physikalischen Effekt verkaufen kann, weil die Farben übertrieben bunt ausfallen. Da sie aber einen schönen Kontrast zum aushäusigen Grau abgeben, bringe ich es hier trotzdem. Auf die natürlichen Polarisationsfarben komme ich dann später zurück, wenn die blühenden Blumen ihre Zuständigkeit für schöne Farben übernommen haben.

Der Winter kündigt sich mit feinen Kristallen an

Jetzt beginnt die Zeit, in der die Herbstfarben allmählich in den Hintergrund treten, auch wenn sie noch keck durch die Kristalle hindurchschimmern, mit denen der aus Schwarzweiß ausgerichtete Winter das Bunte zu überkrusten versucht. Die Eiskristalle haben sich in der klaren kalten Nacht gebildet. Sie streben alle in nachbarschaftlicher Konkurrenz dem Himmel zu, weil es in der Nähe der Blattoberfläche noch zu warm ist, um die Kristallisationswärme loszuwerden. Denn das ist der energetische Preis für den Übergang vom Gas zum Festkörper.
Jeder Kristall startet auf einem Härchen oder einer kleinen Erhöhung auf dem Blatt und wartet auf Wasserdampfmoleküle, die sich den bereits kristallisierten und damit fixierten zugesellen.
Wir sehen hier nicht mehr die Schönheit des Herbstes, sondern des Übergangs zum Winter, der demnächst auch offiziell beginnt. Inoffiziell hält er ja bereits als meteorologischen Winterbeginn seit Monatsanfang in unseren Breiten seinen noch schüchternen Einzug.

Schlitzäugiger Dämon

In Orchideen scheint man manchmal Gesichter zu sehen, in denen bei näherem Hinsehen und mit etwas Fantasie weitere Gesichter zu sehen sind. Vor dem weißen Hintergrund der Blütenblätter kommen die zarten Farben direkt oder durchscheinend besonders eindrucksvoll zum Ausdruck. Und die Schatten verleihen dem Ganzen eine gewisse Tiefe.

Himmelblaue Dünen

Dies liefert uns die Erklärung für ein sehr eigenartiges Phänomen, dem die Maler viel Aufmerksamkeit gewidmet haben, und daß Anlaß einer Denkschrift von Herrn de Buffon gewesen ist, dessen physikalische Ursache jedoch meines Wissens noch niemand angegeben hat; die Schatten nehmen dies Morgens und des Abends eine intensiv blaue Färbung an, und wenn eine Kerze an die Stelle der Sonne tritt und diese noch nicht aufgegangen ist, aber kurz davorsteht, entsteht fast dieselbe Wirkung. Dieses Phänomen wird von der Luftfarbe der Atmosphäre, welche diese Schatten beleuchtet und in der die blauen Strahlen vorherrschen, verursacht: die blauen Strahlen prallen in großen Mengen schräg zurück, während die roten, die sich weiter weg in gerader Linie verlieren, den Schatten nicht modifizieren können, weil sie sich nicht oder weit weniger reflektieren.*

Die eigenartige Wirkung, die von diesem Bild ausgeht, liegt vermutlich darin begründet, dass Dünen und Schatten ziemlich genau in Komplementärfarben erstrahlen. Die Aufnahme erfolgte am frühen Morgen kurz nach Sonnenaufgang.


* Pierre Bouguer. Traité d’optique sur la gradation de la lumiére (1760) zit. in: Michael Baxandal.Löcher im Licht; München 1998; S. 126-127

Leuchtende Blätter im Herbst

Dieser Wald ist an einer Stelle derart hell, dass es im ersten Moment so aussieht, als würde das Blattwerk aus sich heraus leuchten. Es ist aber nur das einfallende Sonnenlicht, das hier von den Blättern bereitwillig wieder abgegeben wird.
Dadurch dass im Herbst viele Bäume ihren Blättern das Blattgrün entziehen, nehmen diese meist die Farbe der zurückbleibenden Farbstoffen an, die bislang vom Blattgrün überdeckt wurden. Dies sind vor allem Carotinoide und Gerbstoffe. Die Carotinoide treten in dem Maße hervor, wie das Blattgrün verschwindet und färben beispielsweise Birkenblätter und Lärchenblatter gelb. Die Gerbstoffe sind für die Braunfärbung von Buchen und Eichen verantwortlich. Bei manchen Bäumen werden aber aber auch Farbstoffe, z.B. die Anthocyane neu gebildet. Sie sollen das Blatt solange vor Schädigungen durch das Sonnenlicht zu schützen, wie die Nährstoffe gesichert werden. Anthocyane rufen die Rotfärbung mancher Bäume, zum Beispiel beim Ahorn oder wilden Wein hervor. Im vorliegenden Fall reflektieren die zurück gebliebenen hellen Farbstoffe mehr Licht als es normalerweise der Fall war..

Sonne, Blüten, Meer…

Kaum zu glauben, dass ich vor zwei Wochen noch diesen Anblick genießen durfte. Inzwischen gewinne ich den Farben unserer Herbsten ähnlich positive Gefühle ab….

Ich stand früher auf als die Sonne

In den letzten Tagen war ich noch vor der Sonne aufgestanden. Und da ich mich am Meer befand, ließ ich mir das Erlebnis der gegenseitigen Begrüßung nicht nehmen. Zugegeben, das ist im Winterhalbjahr leichter als im Sommerhalbjahr, aber der Weg zum Meer war auch noch einzurechnen.
Meistens brauchte die Sonne noch eine Strecke, um durch eine diffuse Horizontbewölkung hindurchzukommen. Je nach deren Dichte gab es dann einige Vorgeplänkel partieller Sichtbarkeit der Sonnenscheibe, bis sie dann mit praller Strahlkraft durchbrach und mich zwang, die Augen zu senken.
Dass die Sonne sich aus der Dunstschicht erhebt, ist auch an ihrer uneinheitlichen Färbung zu erkennen. Im unteren Bereich wird noch so viel Licht von der mit der Höhe sich verflüchtigenden (Warum?) Dunstschicht absorbiert, dass die Lichtintensität unseren Augen noch nichts anhaben kann. Es sind vor allem die langwelligen Anteile Rot und Gelb zu erkennen, die vom weißen Sonnenlicht nach der langen Passage schräg durch die Atmosphäre übrig bleiben. Im oberen Bereich der Sonnenscheibe ist bereits das gleißende Weiß des Sonnenlichts zu sehen ist, das kurze Zeit später die ganze Sonnenscheibe erfüllt.
Wenn man den Sonnenaufgang bewusst auf sich wirken lässt, wird man erstaunt sein, wie schnell die Sonne sich erhebt. Es dauert nur etwas mehr als 2 Minuten bis die Sonne ihren eigenen Durchmesser durchlaufen hat. Dieser Eindruck von Schnelligkeit entsteht vor allem deshalb, weil man den Horizont als Bezugslinie im Blick hat, von dem sich die Sonne entfernt.

Blaustich

Schönheit ohne Zuschauer

Da keiner auf der Bank sitzt, um die schönen Herbstfarben zu betrachten und sich von ästhetischen Eindrücken forttragen zu lassen, kann man sich fragen, ob das alles auch da ist, wenn keiner hinschaut. Das klassische Sichtbarkeitspostulat besagt, dass Gott nichts geschaffen habe, was der Mensch nicht auch (an)schauen könne. Mit diesem Argument wurde zu Beginn der Neuzeit die Realität dessen angezweifelt, was über die Fähigkeit der Augen hinaus durch das Fernrohr und andere optische Hilfsmittel zu sehen war. Die Frage war, ob nicht bei Abwesenheit von Betrachtern der Aufwand der Schönheit überhaupt getrieben werden müsste.

Aus weiß wird schwarz

Im Hintergrund sieht man im ablaufenden Wasser an der Nordseeküste futtersuchende Vögel. Merwürdigerweise hatten sich auf der rechten Seite weiße Vögel versammelt (rechtes Foto) und auf der linken schwarze (linkes Foto: zum Vergrößern klicken). Ich dachte zunächst an Zufall. Als ich aber am Wasser entlang nach rechts wanderte merkte ich, dass dabei in dem Maße wie ich vorankam die vorher weißen Vögel schwarz aussahen. Erst dadurch wurde mir klar, dass alle Vögel weiß waren. Sie erschienen mir dann schwarz, wenn ich gegen das Licht der untergehenden Sonne blickte (linkes Foto) und der Kontrast zwischen der hellen Umgebung und der Schattenseite der weißen Vögel so groß wurde, dass letztere schwarz erschien. Demgegenüber sah ich die Vögel in ihrer wahren Farben, wenn ich sie im vollen Sonnenlicht vor Augen hatte. Eigentlich klar, aber erst die unwahrscheinliche Wandlung von weiß nach schwarz machte mich stutzig.
Dieses Beispiel zeigt, wie leicht man zu Fehleinschätzungen kommen kann. Denn nicht immer wird man durch einen Widerspruch in der Wahrnehmung zu einem kritischen Blick veranlasst.

Die „Farbe“ Weiß durch Totalreflexion

Schneebeeren sind weiß und erinnern somit an den Schnee. Die Namensgebung ist auch dadurch gerechtfertigt, dass die Beeren außer durch die Farbe einen weiteren Bezug zum Schnee haben. Sie hängen oft auch noch im Winter an den Ziersträuchern gleichen Namens ((Symphoricarpos albus), wenn die Blätter bereits vergangen sind. Und wenn die Winter in unseren Breiten immer schneeärmer werden, übernehmen die Schneebeeren immer mehr die Funktion, uns an die Farbe des Schnees zu erinnen.
Als Kinder hatten wir unseren Spaß mit den weißen Früchten. Wenn man sie zwischen Daumen  und Zeigefinger zerquetschte oder auf dem Boden zertrat, gaben sie einen vernehmlichen Knall von sich. Wir nannten sie wegen der Ähnlichkeit zum damals für Kinder zulässigen Silvesterknaller auch Knallerbse.
Mit ihrer weißen Farbe verweisen die Schneebeeren nicht nur äußerlich auf den Schnee. Die Farbentstehung ist in beiden Fällen ganz ähnlich. Die Frucht besteht nämlich zum Teil aus luftgefüllten Hohlräumen, was man übrigens daran merkt, dass sie beispielsweise im Vergleich zur etwa gleich großen Kirsche äußerst leicht ist. Diese Hohlräume führen dazu, dass das eindringende Licht beim Übergang von der optisch dünneren Luft zur optisch dichteren festen wässrigen Substanz ab einem bestimmten Einfallswinkel total reflektiert wird. Das heißt es dringt nicht in das dichtere Medium ein, sondern wird wie an einem Spiegel so gut wie unverändert zurückgeworfen. Und wenn es nicht erneut total reflektiert wird, kommt es abgesehen von geringen Absorptionsverlusten nahezu ungeschwächt zurück. Allerdings wird das Licht der jeweiligen Form der Grenzflächen und der Zahl der Reflexionen entsprechend in verschiedene Richtungen, also diffus reflektiert, sodass der Gegenstand im Idealfall weiß erscheint.
Wenn man die Beere zerdrückt, gerät die Luft in den Hohlräumen zunächst unter Druck bis die Wände reißen und die Luft mit einem Knall entweicht. Dabei werden die Hohlräume mit der wässrigen Substanz der Beere erfüllt , sodass diese glasig wird und sich teilweise bräunlich verfärbt. Fazit: Wenn die Luft raus ist, findet die Luftnummer ihr Ende.
Auch bei den an sich transparenten Eiskristallen, aus denen die Schneeflocken aufgebaut sind, wird das Licht nur zum Teil an den Kristallebenen reflektiert, zu einem anderen Teil dringt es in die Eiskristalle ein und wird beim Wiederaustritt an der Grenzfläche zu den lufterfüllten Zwischenräumen oberhalb des kritischen Winkels total reflektiert. Daher liegt dem Weiß des Schnees und der Schneebeere eine ähnliche physikalische Ursache zugrunde.
Viele weiße Blüten, zum Beispiel die des Buschwindröschens, verdanken ihr Weiß ebenfalls der Totalreflexion.
Manchmal führt die Totalreflexion zu recht merkwürdigen Effekten, wie man sie beispielsweise beim Eindringen eines Laserstrahls in eine dünne Wasserschicht beobachten kann.

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Noch sind viele Blätter grün

Dieses vermutlich vorzeitig gefallene auf dem Boden liegende grüne Blatt hat ein zwiespältiges Verhältnis zum Wasser. Einerseits lässt es sich vom Wasser nicht flächendeckend benetzen, ist also nicht total wasserliebend (hydrophil). Andererseits stößt es das Wasser nicht völlig ab und erlaubt einzelnen Tropfen und Tröpfchen die Blattoberfläche zu bedeckten. Lediglich in den grabenartig vertieften Bereichen der Blattadern werden größere Benetzungsgebiete dadurch erzwungen, dass die Tröpfchen infolge der Schwerkraft die Vertiefung ausfüllen.
Während die größeren Wasserflächen das Grün des Blattes kräftig hervortreten lässt, wird es in den übrigen von Tropfen bedeckten Bereichen erheblich ausgeblichen. Denn insbesondere die kleineren Tröpfchen streuen ähnlich wie Nebeltröpfchen das auftreffende Licht und „verwässern“ das Blattgrün. Dadurch und durch die selbstähnliche Struktur der unterschiedlich großen Tropfen ergibt sich insgesamt eine naturschöne Struktur, die wert ist auch einem gefallenen Blatt eines Blickes zu würdigen.

Variation und Präzision

Ich habe lange überlegt, was mich ästhetisch an diesem Ausschnitt aus einer Steinmauer so fasziniert. Ich bin zu dem Ergebnis gekommen, dass es das irritierend anziehende Wechselspiel zwischen Präzision und Variation in Form und Farbe ist. Hier ist eine Fläche mit hoher geometrischer Präzision durch Elemente aufgeteilt worden, von denen keines wie das andere ist – jedenfalls nicht genau. Jedes Element hat eine andere Größe und eine ander Farbe, wenngleich sie sich teilweise sowohl in einigen Fällen in der Größe, der Form und der Farbe kaum unterscheiden.

Lichtreflexionen am Strand

Es ist, als ob das Meer ein- und ausatmet. Dabei fließen Wellen den Strand hinauf und wieder hinab. In der im Foto festgehaltenen Situation hat sich das Wasser gerade zurückgezogen, bevor es wieder einen neuen Versuch startet, das Land zu erobern – im typischen Rhythmus des akustisch untermalten Auf- und Abschwellens.
Im Licht der Sonne ist die Grenze zwischen trockenfallendem Strand und dem Wasser ein mehr oder weniger breiter heller Streifen, der sich hier wie eine schwankende Diagonale durch das Bild zieht. In diesem Streifen ohne eindeutige Zugehörigkeit sind die Sandkörnchen noch so nass, dass jedes von ihnen das Licht in die Richtung reflektiert, die durch die Orientierung der spiegelnden Flächen vorgegebene Richtung wird. Bei so vielen Teilchen wird auch auf engstem Raum eine darunter sein, die Licht in unsere Augen lenkt, so dass es fast so aussieht als würde die Fläche als Ganzes spiegeln.
Auf dem nahezu trockenen Strand gibt es nach dem kurzfristigen Rückzug nur noch einzelne benetzte Flächen auf den Steinen, die zufällig so orientiert sind, dass wir das gespiegelte Licht sehen. Einen Schritt weiter würde es zwar auch nicht viel anders aussehen, aber dann sind es andere Flächenelemente, die uns das Sonnenlicht zuschicken.
Im flachen Wasser sind es zum einen wieder die benetzten Steine und einige Wellenflanken, die uns das Licht zuspiegeln. Hinzu kommen auf dem Wasser driftende weiße Schaumfladen, die das Licht diffus in alle Richtungen reflektieren (links unten).
Das Wasser ist ansonsten blau. Nicht weil Wasser an sich blau ist – dazu ist die Wasserschicht viel zu dünn, als dass man seine Farbe sehen könnte. Aus dem Alltag weiß man, dass die üblichen Schichtdicken von wenigen Dezimetern noch völlig farblos erscheinen. Vielmehr reflektiert es das aus fast allen Richtungen blaue Himmelslicht.

Bunte Treppen in Spinnennetzen

Heute ist Tag- und Nachtgleiche. Die dunklen Stunden haben zu- und die hellen abgenommen. Heute sind sie beide gleich lang. Damit beginnt nun auch offiziell der Herbst. Die Sonne steigt tagsüber nicht mehr so hoch über den Horizont. Man wird daher oft geblendet. Zum Ausgleich bekommt man aber auch einiges geboten. Zum Beobachten der Sterne braucht man nicht mehr so lange zu warten und – darauf möchte ich heute aufmerksam machen – man kommt häufiger die Chance, Spinnennetze gegen die tiefstehende Sonne in bunten Farben aufflammen zu sehen (siehe Foto). Flach gegen die Sonne betrachtet sieht man, wie das Sonnenlicht an den dünnen Spinnfäden und den darauf befindlichen winzigen Klebetröpfchen gebeugt und dadurch in einzelne Spektralfarben zerlegt wird. Achtet mal darauf wenn ihr an Bäumen und Büschen vorbeikommt, die im Lichte des Sonne liegen.
Das Gefühl, dass im Herbst mehr Spinnennetze vorhanden sind, rührt vor allem daher, dass diese durch Tautröpfchen und durch die Lichtbeugung häufiger gesehen werden als in anderen Jahreszeiten.

Der wilde Wein macht den Anfang…

Bei uns macht der wilde Wein den Anfang mit der Sicherung des Chlorophylls und dem damit verbundenen Hervortreten der bislang überdeckten Blattfarben. Merkwürdigerweise scheint dadurch das Ausbreitungsbegehren dieser alles einnehmenden Pflanze bislang noch nicht in Mitleidenschaft gezogen zu werden. Jedenfalls sind die nach Haltemöglichkeiten suchenden Ranken noch in voller Aktion mit all ihren lustigen Fehlleistungen (oder sind es spielerischen Anwandlungen), wenn sie sich z.B. gegenseitig umschlingen (unteres Foto).
Die Ranken beim wilden Wein sind aus Sprossachsen hervorgegangen und nehmen offenbar genauso farbenprächtig an der herbstlichen Verfärbung teil wie die Blätter.
Wenn die herbstlichen Verfärbungen nicht biologische Notwendigkeit wären, hätte man sie aus rein ästhetischen Gründen erfinden müssen.

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Die Kugel ist eine Idealgestalt

Obwohl viele natürlich Prozesse zur Idealgestalt der Kugel tendieren, wird diese vor allem infolge „störender“ Wechselwirkungen mit anderen Systemen in der Realität nur näherungsweise erreicht. Man denke beispielsweise an Wassertropfen, Blasen und Planeten usw., die zwar in ihrem „Bemühen“ zur Kugel zu werden angetroffen werden, aber diese Form nie ganz erreichen.
Auch bei manchen Früchten hat man den Eindruck, dass die Form partout auf eine Kugel hinausläuft. Diesen Eindruck gewann ich vor einigen Tagen, als ich beim Weintraubennaschen im Gegenlicht diese zauberhaften Kugeln zu Gesicht bekam (siehe Foto). Ich fand sie so schön, dass ich es zunächst nicht wagte, sie einfach aufzuessen. Die schön aufeinander abgestimmten Farbtöne zwischen Gelb und Grün zusammen mit der fast perfekten Kugelgestalt der Beeren machen den ästhetischen Reiz dieses an sich alltäglichen Phänomens aus.
Interessant ist die Entstehung der Farben. Je mehr Licht durch die einzelnen Beeren dringt, desto größer ist der Einfluss des hellen Safts auf den Farbeindruck, der sich durch Mischung mit der grünen Außenhaut ergibt.

Ein deutscher Zunderschwamm

Nein, es gibt keinen deutschen Zunderschwamm. Aber hier hat sich ein Exemplar an einer in die Jahre gekommenen Holzbank in den Farben der Deutschlandfahne (naja in etwa) angeheftet. Jedenfalls ging mir das durch den Kopf als ich den Schwamm sah.
Zunderschwämme lassen sich bevorzugt auf geschwächten oder toten Bäumen nieder. Da Holzgegenstände von den Sporen des Schwamms wohl auch dann noch als geeignete Lebensgrundlage angesehen werden, wenn sie bereits bearbeitet wurden und Farbreste enthalten, haben wir hier das seltene Exemplar eines Gebrauchsgegenstandszunderschwamms.
Im Übrigen haben wir hier wieder einmal eine Bank, die lange nicht genutzt wurde… aber was soll’s: Schwamm drüber.

Auf der Spur einer Schnecke

H. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaft 9 (2021), S. 64 – 65

»Lerne Schnecken zu beobachten«

Susan Ariel Rainbow Kennedy (geb. 1954)

Eine Schnecke kann sich auf ihrem Schleimfilm fortbewegen, weil das Sekret je nach Art der Beanspruchung zwischen flüssig und fest wechselt. Dank der viskoelastischen Eigenschaften ihrer mobilen Unterlage vollführen die Tiere spektakuläre Kunststücke.

Schnecken sind zwar langsam unterwegs, dafür überwinden sie so gut wie jede Barriere. Sie erklimmen senkrechte Wände, gleiten über glatte oder scharfkantige Oberflächen und erreichen selbst kopfüber kriechend fast jeden Ort. Dabei hinterlassen sie deutliche Spuren in Form von Schleim (siehe oberes Foto links). Auf ihm bewegen sie sich fort, und er macht ihren Körper so glitschig, dass sie kaum zu greifen sind.

Die Tiere sondern die Unterlage je nach Bedarf entlang ihres über die ganze Bauchseite verlaufenden Fußes ab. So schaffen sie sich auf einzigartige Weise ihren eigenen Straßenbelag. Er macht sie weitgehend unabhängig von den tatsächlichen Untergründen, seien es Zweige, Blätter, Sandböden, Spinnennetze oder Fensterscheiben. Schnecken fixieren das Sekret auf jeglichem natürlichen Material, und selbst künstliche superhydrophobe Oberflächen bremsen sie nur mit Mühe aus. Der dünne Belag mit einer Dicke von gerade einmal einigen zehn Mikrometern überbrückt selbst Abgründe (siehe oberes Foto rechts). Ist die Lücke doch zu groß, verwandeln die Tiere den Schleim in einen Faden, an dem sie sich einfach abseilen (siehe mittleres Foto).

Das alles beweist: Der Schleim ermöglicht nicht nur extrem gutes Gleiten, sondern er ist zugleich reißfest, tragfähig und ähnlich stabil wie ein elastischer Festkörper. Physikalisch gesehen handelt es sich um ein vernetztes Gel, das bis zu 97 Gewichtsprozent aus Wasser und zum Rest aus hochmolekularen Protein-Polysaccharid-Komplexen besteht. Obwohl die Mixtur also hauptsächlich Wasser enthält, sind ihre Eigenschaften ganz und gar nicht typisch für dessen Verhalten. Vordergründig widersprechen sie sich sogar. Mit der Gleitfähigkeit scheint weder die Reißfestigkeit vereinbar zu sein, noch passt sie zu der Notwendigkeit, sich zum Vorankommen immer wieder abstoßen zu müssen. Denn jede Fortbewegung setzt voraus, dass man sich von der Unterlage wegdrückt. Beispielsweise wird es auf einer Eisfläche umso schwieriger, durch normales Laufen voranzukommen, je glatter sie ist.

Als so genannte nichtnewtonsche Flüssigkeit kann der Schneckenschleim die verschiedenen Ansprüche verbinden. Im Ruhezustand ist das Gel fest und klebrig. Wird es jedoch geschert – das heißt, entlang der Grenzschicht wirkt eine waagerechte Kraft –, gibt es bei einer bestimmten Stärke der Scherkraft nach. Dann geht es in den flüssigen, gleitfähigen Zustand über. Das passiert aber nur bis zu einer gewissen Tiefe, denn mit seiner Unterseite muss der Schleim ja fest auf dem zu überkriechenden Objekt fixiert bleiben. Indem sie die physikalischen Gegebenheiten fein kontrolliert, kann die Schnecke die Zähigkeit bedarfsgerecht steuern.

Beim Vorwärtskriechen laufen durch den Fuß regelrechte Wellen. Sie entstehen in Folge von Muskelkontraktionen und -entspannungen, die sich periodisch von hinten nach vorn ausbreiten. Ein ruhender Teil des Fußes ist in seinem Auflagebereich mit dem Gel fest verbunden. Von dort aus schiebt die Muskulatur den übrigen Schneckenkörper ein Stück voran. Durch die während der Kontraktion auf den Schleim ausgeübte Scherkraft wird schließlich die Schwelle überschritten, bei der das Gel nachgibt und zerrinnt. Der Zeitpunkt trifft mit der Entspannung des Muskelelements zusammen. Inzwischen kontrahieren benachbarte Abschnitte, und der zuvor verankerte Teil des Fußes gleitet über das nunmehr verflüssigte Stück. So entsteht ein quasi kontinuierlicher Vortrieb.

 Trotz der vielfältigen Einsatzzwecke des viskoelastischen Fluids bringt es für die Schnecken einige Nachteile. Neben der geringen Geschwindigkeit sind das vor allem der extreme Material- und Energieaufwand. Wegen des enormen Flüssigkeitsbedarfs müssen sich die Tiere vor Austrocknung schützen. Sie bleiben bevorzugt in feuchten und schattigen Gebieten und sind vor allem nachtaktiv. Bei widrigen Bedingungen wie Hitze und stark absorbierenden Untergründen gehen sie manchmal zu einer besonders sparsamen Akrobatik über. Sie legen ihren Schleimteppich nicht durchgehend aus, sondern mit Unterbrechungen und hangeln sich von einem Fleck zum nächsten (siehe unteres Foto). Von Artgenossen hinterlassene Spuren werden ebenfalls gern genutzt – was nicht nur die Fortbewegung beschleunigen dürfte, sondern auch die Partnersuche.

Da das Sekret am Boden verbleibt, muss die Schnecke ständig neues nachproduzieren. Das nutzt sie nicht nur zur Fortbewegung. Es bedeckt den ganzen Körper, hält ihn feucht und wehrt dank chemischer Zusätze Mikroben und sogar Beutegreifer ab. Viele potenzielle Fressfeinde meiden die Klebrigkeit oder den widerlichen Geschmack einiger Arten. Der Heimatdichter Hermann Löns (1866–1914) hat in seiner Erzählung »Ein ekliges Tier« ausdruckstark seine Abscheu beschrieben, nachdem er in einem Selbstversuch Schneckenschleim probiert hat. Dort vermischt er an einer Stelle seine Erfahrung sogar mit den physikalischen Eigenschaften, indem er berichtet, dass »Frachtkutscher, die schlecht geschmiert haben, diese Schnecken statt der Wagenschmiere gebrauchen; denn ich kann mir denken, daß selbst eine Radachse aus Angst vor einer zweiten Auflage sich fürder lautlos benimmt«.

Quelle

Mayuko Iwamoto et al.: The advantage of mucus for adhesive locomotion in gastropods. Journal of Theoretical Biology 353, 2014

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Zur Macke-Ausstellung in Münster

In Münster geht diese Woche eine eindrucksvolle Macke-Ausstellung zu Ende. Wer es aus dem Umkreis von Münster bis zum Wochenende noch einrichten kann, sollte diese Ausstellung unbedingt besuchen. Sie ist reichhaltig, mit vielen (für mich) neuen Bildern Mackes (und einiger Zeitgenossen) bestückt, wozu insbesondere auch einige seiner zahlreichen in Notizbüchern gezeichneten Skizzen zählen.
Besonders hervorzuheben ist, dass hier endlich mal auch die oft unterschätzte Bedeutung der Frau der Künstler explizit zur Sprache kommt bis hin zur Feststellung, das Elisabeth Macke sogar an einigen Bildern mitgewirkt hat.

Der neue einige Jahr alte Anbau des Museums ist für sich genommen sehr interessant, zeigt er doch zahlreiche Phänomene wie Reflexionen, täuschende Fluchten und Perspektiven, sowie Licht- und Schattenphänomene.

Übrigens, was im oberen Foto rechts neben dem großen Plakat wie ein realistische Gemälde aussieht, ist ein Fenster nach außen, das u. A. einen kleinen Teil des alten Gebäudes des Museums zeigt.

Die ehrwürdige Kommunistin

niemals strauchelt die flechte.
ihre werke mißlingen nicht.
vergesellschaftet hat sie,
höre ich, ihre produktionsmittel,
die ehrwürdige kommunistin
*

Dies ist eine Strophe aus dem Langgedicht von Hans Magnus Enzensberger, der in einer Flechte mehr sieht als einen Pilz. Er rechnet die Flechte zu den intelligentesten Lebewesen auf diesem Planeten.
In einem frühern Beitrag bin ich kurz auf die Biologie der Fleichte eingegangen.


* Aus: Hans Magnus Enzensberger. Blindenschrift. Frankfurt 1980, S. 71f

Fenstergeschichten in Blautönen

Einige Fenster scheinen hier aus dem Rahmen zu fallen. Sie erzählen eine andere Geschichte.

Buntes weißes Licht

Additive Farbmischung

Im Zentrum ist eine weiße Fläche auf einer Wand, die von drei gegeneinander verschobenen Scheinwerfern mit verschieden farbigem Licht angestrahlt wird. Da es sich um Grundfarben Rot, Grün und Blau handelt ist die Überlagerung weiß (additive Farbmischung). Vor die weiße Fläche hat sich ein Kind gestellt und macht allerlei Bewegungen, weil es von farbigen Schatten fasziniert ist, die durch die Abschattung des einen oder anderen Scheinwerfers entstehen. Dabei zeigt sich, dass bei Überlagerungen von Blau und Rot die Farbe Magenta (Grün wird in diesen Bereichen von der Person verdeckt), von Grün und Blau die Farbe Cyan (Rot wird abgedeckt) und von Rot und Grün die Farbe Gelb (Blau wird abgedeckt) hervorgehen. Nur an wenigen Stellen werden gleich zwei Farben abgedeckt, sodass jeweils der Grundfarbe an der Wand zu sehen ist. Dort wo alle drei Farben verdeckt sind, kommt kein Licht hin und die Wand bleibt schwarz.
Es fällt vielen Menschen schwer sich vorzustellen, dass das weiße Licht ein Gemisch aus bunten Farben darstellt. Aber wenn man die hier als Spielerei in einem Science Center inszenierten Experimente ein wenig auf sich wirken lässt, kann man kaum umhin, diesen im Rahmen der Physik wohl erstmalig von Isaak Newton beschriebenen Sachverhalt zu akzeptieren.

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