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Flugzeug

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Kondensstreifen – krumme Dinger

Diese krummen Dinger am Himmel irritieren die bisherige Vorstellung von schnurgeraden Kondensstreifem. Denn solche Streifen treten nur in großen Höhen (ab ca. 6000 m) auf, die typisch für den weiträumigen Flugverkehr mit Düsenflugzeugen sind. Solche Flugzeuge haben meistens ein klares Ziel und zeichnen sich daher auch durch eine entsprechende Geradlinigkeit aus. Daher tritt hier angesichts solcher Bilder (Fotos) die Frage auf, ob es sich dabei überhaupt um Kondensstreifen handeln kann. Denn welches Flugzeug kann es sich erlauben, auf diese spektakuläre Weise am Himmel herumzuwuseln? Ja, es sind Kondensstreifen und die Wuselei ist der Ausdruck von Manövern, die die Bundeswehr mit Eurofightern und Tornados über unseren Köpfen vollführt.
In diesem Blog ist bereits mehrfach über Kondensstreifen berichtet worden (z.B. hier und hier und hier und hier und hier und hier und hier und hier).

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Blaue Wolken

Wenn man mit einem Flugzeug über den Wolken fliegt, sehen diese von oben meist weiß aus. Das weiße Sonnenlicht der über den Wolken strahlenden Sonne wird hier gestreut und zwar für alle Wellenlängen gleichermaßen (Mie-Streuung). Es sei denn, die Sonne steht bereits so tief, dass sie nicht mehr von oben, sondern von der Seite oder bereits von schräg unten strahlt. Wie man auf dem Foto sehen kann, ist diese Situation hier eingefangen. Die Wolken werden auf ihrer vom Flugzeug zu sehenden Oberseite nicht mehr vom Sonnenlicht aber wohl vom Licht des blauen Himmels darüber beleuchtet (die blaue Stunde). Sie erscheinen daher – wie auf dem Foto zu sehen ist – blau.

Ein Wettfliegen am Himmel?

Eigentlich interessierte mich nur die wellenartige Wolkenstruktur, bis drei Jets in das Blickfeld eindrangen. Es sah so aus als würden sie sich ein Wettrennen liefern, was in dieser Höhe von mindestens 8 km allerdings dramatischer aussieht als es in Wirklichkeit ist. Denn die Entfernungen und Höhenunterschiede zwischen ihnen sind möglicherweise viel größer als man auf den ersten Blick einschätzen würde.
So zeigte sich auch im Folgenden, dass die Bahnen zweier Jets sich kurzfristig zu verschmelzen schienen, was aber eher eine Verdeckung der vom Beobachter aus gesehen hinteren durch die vorderen Kondensstreifen war, wie sich im weiteren Verlauf zeigte.
Ohne die Kondensstreifen hätte ich von diesem Schauspiel ohnehin nichts mitbekommen. Die Flugzeuge selbst wären wohl kaum aufgefallen, weil es fast unmöglich ist, sie ohne die Streifen zu erkennen. Wie man auf den Fotos sieht, setzen die Kondensstreifen erst ein ganzes Stück hinter den Flugzeugen an.

(Zur Vergrößerung auf Bild klicken)

Rätselfoto des Monats Januar 2021

Wie kommt es zu Form und Farbe des Sonnenreflexes?


Erklärung des Rätselfotos des Monats Dezember 2020

Frage: Wie kommt es zu der doppelten Abbildung der Fenster?

Antwort: Obwohl das Phänomen durch kluge Kommentare bereits im letzten Monat weitgehend geklärt wurde,  fasse ich noch mal zusammen und vertiefe in einigen Aspekten.
Die Aufnahme wurde im Flur eines altehrwürdigen Gebäudes gemacht. An den Abbildern der Fenster kann man erkennen, dass sie noch einfach verglast sind. Doppelt verglaste Scheiben liefern im Allgemeinen Lichtkreuze im Lichtkreis.
Von jeder durch die tiefstehende Sonne beleuchteten Scheibe wird ein Teil auf die Wand und eines auf den Fußboden projiziert, sodass das Licht durch diffuse Reflexion in unserer Augen gelangt. Der auf die Wand projizierte Teil wird außerdem vom glatten Fußboden spiegelnd reflektiert. Es sieht so aus, als würde der vom Fußboden gespiegelte Teil den diffus an der Wand reflektierten Teil zu einem Bild des gesamten Fensters ergänzen. Das ist jedoch nicht der Fall. Denn das Spiegelbild unterscheidet sich von einer Projektion dadurch, dass es je nach dem Standpunkt des Beobachters eine andere Lage annimmt. Außerdem ist zu erkennen, dass das Spiegelbild sich in der Spiegelwelt unterhalb des Bodens befindet.
Der Fliesenboden ist offenbar so glatt, dass er wie ein Spiegel wirkt. Er ist allerdings kein perfekter Spiegel. Denn ein solcher würde nicht als Projektionsfläche taugen – es würden also keine Projektionen der Fenster auf dem Boden auftreten. Der Boden ist aber gleichzeitig auch so matt, dass das auffallende Licht außerdem diffus reflektiert wird. Letzteres erkennt man auch an der gelblichen Farbe des Fußbodens.

Eisblumen am Flugzeugfenster

Während eines Fluges hoch über den Wolken unter strahlend blauem Himmel wurde ich durch Eiskristalle am Kabinenfenster daran erinnert, dass außen ungemütliche Temperaturen von circa – 50° C und nur noch etwa ein Viertel des Luftdrucks (ca. 250 hPa) auf Meereshöhe (Normaldruck von ca. 1000 hPa) herrschen. Die Flugzeugkabine ist daher eine Art Luftballon, der mit warmer Luft gefüllt ist. Es wird zwar nicht der volle Luftdruck auf der Erdoberfläche im Fahrgastraum des Flugzeugs aufrecht erhalten, sondern nur etwa Dreiviertel (750 hPa) des Normaldrucks. Das entspricht in etwa dem Druck, der in 2500 m Höhe im Hochgebirge herrscht.
Damit die Flugreisenden zumindest visuell mit der Außenwelt Kontakt aufnehmen können, gibt es Flugzeugfenster, die die Differenzen zwischen Innen und Außen so überbrücken, dass der Durchblick weitgehend ungestört bleibt. Ein solches Flugzeugfenster besteht in der Regel aus drei Acrylglascheiben, von denen die innere Scheibe nur dazu da ist, dass die Reisenden nicht mit den beiden extrem kalten äußeren Scheiben in Berührung kommen.
Ein kleines Loch in der mittleren Scheibe sorgt dafür, dass die Druckunterschiede zwischen Kabine und äußerer Scheibe stets ausgeglichen werden können. Der damit verbundene Luftaustausch erfüllt damit außerdem die Funktion, die Ansammlung von Feuchtigkeit zwischen den Scheiben und damit ein die Sicht behinderndes Beschlagen der Scheiben zu verhindern. Damit unterscheiden sich die Flugzeugfenster grundlegend von den mehrfach verglasten Scheiben in Wohnhäusern, die fest versiegelt sind und keinen Luftaustausch mit der Außenwelt ermöglichen.
Aber Ausnahmen bestätigen die Regel. Ab und zu kommt es dann doch dazu, dass Scheiben beschlagen oder sogar Eiskristalle an der äußeren Scheibe entstehen, die meist auf die Nähe des Lochs beschränkt bleiben. Auf dem Foto sieht man den nicht allzu häufig vorkommenden Fall, dass sich die Eisblumen über einen größeren Bereich ausbreiten. Ich habe auf Flugreisen beobachten können, dass die Kristalle während ein und desselben Flugs auch wieder verschwinden können. Da die Kristallbildung nicht an allen Scheiben gleichzeitig auftritt, müssen Besonderheiten in der Nähe des betroffenen Fensters ausschlaggebend sein.
Ein Platz am Flugzeugfenster ist übrigens ein idealer Beobachtungsposten, von dem aus nicht nur großartige Ausblicke aus nicht alltäglicher Perspektive möglich sind, sondern auch Naturphänomene erlebt werden können, die einem normalerweise entgehen.

Sternenhimmel am Flugzeugfenster

Endlich mal ein Sternenhimmel, an dem die Sterne ihre zackige Sternform bewahrt haben. Zwar sieht man auch noch schemenhaft die typischen Spuren von Sternen, die auf Langzeitaufnahmen zeigen, dass sie scheinbar um den Polarstern kreisen – doch damit fällt das schöne Bild auseinander. Denn Fixsterne können nicht gleichzeitig auf demselben Foto fix sowohl in der Bedeutung von fest  als auch von schnell bewegt sein. Weiterlesen

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.

Aufgeblasene Tüten

Auf eine Flugreise meinte mein Sitznachbar angesichts eine prallen Tüte mit Käsegebäck, dass manche Firmen jetzt schon die Verpackung aufblasen würden, um den Inhalt als mehr erscheinen zu lassen als er wirklich ist. Das ließen sie sich auch etwas kosten, denn dafür seien ja luftdichte Materialien nötig. Um die Beredsamkeit meines Nachbar nicht weiter anzustacheln und auch um nicht besserwisserisch zu erscheinen – dafür habe ich diesen Blog – unterließ ich es, ihm den wahren Grund dieser aufgeblasenen Tüten zu beschreiben. Weiterlesen

Wie vergitterte Fenster die Welt einfärben

vergitterte FensterSchlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft 44/2 (2013), S. 54 – 55

Schaut man durch transparenten Kunststoff, können unerwartete Interferenzerscheinungen auftreten.
Woher stammen die farbigen Interferenzerscheinungen oberhalb und unterhalb des Sonnenreflexes auf dem Flugzeugtragflügel?
Herstellungsbedingte Dichteschwankungen im Kunststoff eines Flugzeugfensters wirken wie ein optisches Liniengitter. Fällt durch dieses Gitter ein Lichtbündel, wird es gebeugt, also – vereinfacht gesagt – in Teilstrahlen aufgespalten. Diese Strahlen erzeugen nicht nur ein Abbild des Originalreflexes,sondern überlagern sich auch zu Interferenzmustern an dessen beiden Seiten. Muster höherer Beugungsordnung erscheinen dabei  schwächer.

… so will ich mich wenigstens bemühen
bei einer (Observation) aus meinem Fenster
den besten Gedanken zu haben.
Georg Christoph Lichtenberg (1742 – 1799)

http://www.spektrum.de/alias/schlichting/wie-vergitterte-fenster-die-welt-einfaerben/1178942

Flugzeuge mit Farbrändern

Schlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 43/4 (2012), S. 202

Auf Bildern von Google Earth finden sich manchmal Flugzeuge mit einem Farbsaum. Selbst Wolken zeigen auf Satellitenaufnahmen mitunter dieses Phänomen. Ursache ist die Aufnahmetechnik.

PDF: Flugzeuge mit Farbrändern

Fährtensuche am Himmel

Kondensstreifen_DruckSchlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft 41/4 (2010), S.32

Von Kondensstreifen, Nebelfäden und Wirbelschleppen: warum nicht nur heiße Abgase kalte Spuren hinterlassen.

http://www.spektrum.de/alias/schlichting/faehrtensucheam-himmel/1023398

PDF beim Autor erhältlich (schlichting@uni-muenster.de)

 

Wenn alles auf einen Punkt zuläuft

Schlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 35/4, 193 (2004).

Häufig sieht man Kondensstreifen von Flugzeugen, die alle in dieselbe Himmelsrichtung verlaufen und am Horizont scheinbar zusammenkommen (Abbildung 1). Diese künstlichen Wolken geben einerseits Hinweise auf die meteorologischen Bedingungen in großen Höhen. Andererseits lässt sich einfach abschätzen, in welcher Höhe die Flugzeuge fliegen.

PDF: Wenn alles auf einen Punkt zuläuft

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