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Reflexion

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Reif für ein Foto

Die hohen Bäume haben weitgehend verhindert, dass sich in der vorangegangenen sternklaren Nacht die Energieverluste (durch Abstrahlung zum kalten Himmel) von den unter ihrem Dach hausenden kleineren Pflanzen in Grenzen hielt. Jedenfalls reichte die Abkühlung nicht aus, dass der Tau- und Gefrierpunkt unterschritten wurde. Sie blieben weitgehend trocken und eisfrei. Weitgehend. Denn eine Pflanze machte eine auffällige Ausnahme und ließ sich von einer leuchtend weißen Reifschicht überziehen. Vor dem ansonsten relativ dunklen, meist durch Brautöne bestimmten Hintergrund nimmt sich diese faszinierende Symbiose aus organischen und anorganischen Strukturen wie ein dendritischer Leuchtturm aus.
Diese Interpretation des Szenarios lässt sich dadurch stützen, dass ich von der Planze aus durch eine Lücke im Blätterdach der Bäume auf den unbewölkten Himmel blicken kann. Auf diese Weise strömt reichlich Licht ein, das an den Eisstrukturen nahezu vollständig reflektiert wird und zu diesem erhellenden Effekt führt – und mich zu dieser kleinen Geschichte anregt.

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Transparente Kugeln im Sonnenlicht

Eine transparente Glaskugel liegt im Licht, das von rechts oben einstrahlt. An der Länge des Schattens erkennt man in etwa den Einfallswinkel des Lichts. Diese transparente Glaskugel wirft einen Schatten, weil sie das auftreffende Licht auf einen Brennfleck fokussiert. Das im Schattenbereich fehlende Licht wird hier auf eine kleine Fläche konzentriert. Es geht also kein Licht verloren (Energieerhaltung). Der Brennfleck reflektiert einen Teil des Lichts diffus in alle Richtungen. Insbesondere durchleuchtet er von schräg unten die kleinere ebenfalls halbwegs transparente Kugel (Es handelt sich um eine Vitamin D3-Pille, die irgendwie auf meinen Schreibtisch geraten ist 😉 . Sie fokussiert das Licht erneut und strahlt es nach links oben ab.

Ein Kopf aus Reflexionen

Normalerweise sollte ein Kopf reflektieren. Auf diesem Foto ist es umgekehrt: Ein Kopf wird durch Reflexionen hervorgebracht. Daher ist er auch äußerst fragil. Er wird von Reflexen an aufsteigenden und fallenden Wassertropfen eines Springbrunnens hervorgebracht und wird daher gewissermaßen von Tropfen zu Tropfen weitergereicht. Wie das? Auf die fallenden Tropfen wurde mit einem leistungsstarken Projektor das Bild eines Gesichts projiziert und umgehend zu uns dies Betrachtenden weitergegeben.
Das Foto wurde auf der Lichtsicht, einer Projektions-Biennale in Bad Rothenfelde, aufgenommen.
Rechts sieht man den Projektor, in der Mitte befindet sich der nur erahnbare Springbrunnen in einem Teich, von dessen Oberfläche das reflektierte Licht abermals reflektiert wird.

Sonnentaler zum 3.Advent

Gedichte sind gemalte Fensterscheiben!
Sieht man vom Markt in die Kirche hinein,
Da ist alles dunkel und düster;
Und so sieht’s auch der Herr Philister:
Der mag denn wohl verdrießlich sein
Und lebenslang verdrießlich bleiben.

Kommt aber nur einmal herein,
Begrüßt die heilige Kapelle;
Da ist’s auf einmal farbig helle,
Geschicht und Zierat glänzt in Schnelle,
Bedeutend wirkt ein edler Schein;
Dies wird euch Kindern Gottes taugen,
Erbaut euch und ergetzt die Augen!

Johann Wolfgang von Goethe (1749 – 1832)

Soviel zur Schönheit von Licht und Farbe, die durch Kirchenfenster verbreitet werden. Johannes Kepler (1571 – 1630) fielen die Löcher in den Kirchenfenstern auf, durch die Sonnentaler auf dem Kirchenboden oder der gegenüberliegenden Wand entworfen wurden. Zu seiner Zeit war das Phänomen noch nicht verstanden. Kepler war der erste, der eine auch heute noch gültige Erklärung publizierte.

„Dass der Sonnenstrahl, der durch irgendeine Spalte dringt, in Form eines Kreises auf die gegenüberliegende Fläche auffällt, ist eine allen geläufige Tatsache. Dies erblickt man unter rissigen Dächern, in Kirchen mit durchlöcherten Fensterscheiben und ebenso unter jedem Baume. Von der wunderbaren Erscheinung dieser Sache angezogen, haben sich die Alten um die Erforschung der Ursachen Mühe gegeben. Aber ich habe bis heute keinen gefunden, der die richtige Erklärung gefunden hätte“ (Johannes Kepler. Grundlagen der geometrischen Optik. Leipzig 1922, S. 13).

Heute haben die Kirchenfenster nur selten Löcher. Aber auch ohne Löcher entdeckt man schöne, farbenprächtige Sonnentaler. Denn jedes Element eines beliebig geformten Segments der Kirchenfenstermosaike stellt eine Öffnung dar, durch die in hinreichender Entfernung Abbilder der Sonne projiziert werden. Die obige Abbildung ist die Projektion des seltenen Falls eines Kirchenfensters mit zwei fehlenden Glaselementen. Diese rufen weiße Sonnentaler hervor. Alle farbig verglasten anderen Elemente erzeugen schöne Farbkreise.

Querblick durch einen Tropfen

Ein großer Tropfen in der Gabelung einer Pflanze mit leicht hydrophober (wasserabweisender) Oberflächenbeschaffenheit zeigt sich hier in einigen seiner optischen Möglichkeiten mit großer Deutlichkeit.
Er ist transparent: Man blickt von der Seite her durch ihn hindurch auf eine kleine Verzweigung. Durch die Brechung des Lichts tritt ein Sprung auf zwischen dem was man durch den Tropfen hindurch sieht und dem direkt gesehenen Teil der Verzweigung.
Er zeigt Reflexionen: partielle Spiegelungen der Umgebung und eine diffuse Reflexion der auf dem rechts verlaufenden Stängel fokussierten Sonnenstrahlen. Diese ist so stark, dass es zu einer Überstrahlung (Irradiation) kommt: Der grüne Stängel erscheint daher weiß.
Außerdem ist das ganze Szenario naturschön – vor allem deshalb habe ich dieses Motiv fotografiert.

Tee und Licht

Ich habe fast gleichzeitig eine gläserne Teetasse und eine Taschenlampe geschenkt bekommen. Und als die beiden in der nächsten Teepause zum ersten Mal aufeinandertrafen, gab es Tee und Licht (Teelicht ist leider schon als Begriff besetzt und weckt nur falsche Assoziationen).

Teepause

In der Pause, während ich

vor der Flamme wartete,
fiel mir plötzlich ein,

etwas Endgültigem zu entraten;
das Wasser begann gerade

zu kochen, der Kessel heult
gleichmäßig wie eine Siren.

Aber als ich den Tee aufgoß,
waren schon die Möglichkeiten,

ungeheuer, wieder vergessen;
im quirlenden Dampf verfing

sich mein Blick, bis er verschwand,
und ich erkannte noch, wie präzis

der Sand durch die Enge rann.
*



* Henning Ziebritzki (*1961)


Lichtfänger in dunkler Jahreszeit

An diesem Stacheldrahtzaun halt ein Schaaf eine wenig Wolle lassen müssen, die wegen ihre Wasserliebe (Hydrophilie) in der kühlen Nacht als Träger unzähliger Kondensationskeime die Umwandlung des übeschüssigen Wasserdampfs in Wasser begünstigt haben. Auf diese Weise entstand die im Gegenlicht der noch tief stehenden Sonne zum Leuchten gebrachte Perlenkette. Es ist kaum zu glauben, dass sie das Licht nicht von sich aus spendet, sondern nur Sonnenlicht weitergibt.

Das kinetische Objekt Toroflux von Jochen Valett, Teil 2 – Flirrende Lichtspiele

Wilfried Suhr, H. Joachim Schlichting. Physik in unserer Zeit 53/6 (2022) S. 296 – 299

Ein rotierender Toroflux erzeugt verschiedene interessante visuelle Strukturen, die sich auf physikalische und wahrnehmungstheoretische Effekte zurückführen lassen. Ursachen sind die schnelle Bewegung und die gegenseitige Abdeckung der Stahlbänder.

Bei einem schnell rotierenden Toroflux aus glänzendem Stahlband erscheinen die Windungszwischenräume zu einem teiltransparenten Kontinuum verschmiert. Auf diesem sind Spiegelbilder von hellen Objekten in der Umgebung erkennbar. Außerdem treten je nach Hintergrund dunkle oder helle Streifen auf, die oberhalb einer Grenzgeschwindigkeit stationär im Raum schweben. Diese erstaunlichen und ästhetisch ansprechenden Phänomene lassen sich durch das Zusammenwirken von physikalischen und wahrnehmungstheoretischen Aspekten erklären.

Vollständige Publikation

Lichtparabeln

Die Nebensonnen


Drei Sonnen sah ich am Himmel steh’n,
Hab‘ lang und fest sie angeseh’n;
Und sie auch standen da so stier,
Als wollten sie nicht weg von mir.

 Ach, meine Sonnen seid ihr nicht!
Schaut ander’n doch ins Angesicht!
Ja, neulich hatt‘ ich auch wohl drei;
Nun sind hinab die besten zwei.

Ging nur die dritt‘ erst hinterdrein!
Im Dunkeln wird mir wohler sein.*

* Wilhelm Müller (1794 -1827)

Das Gedicht von Wilhelm Müller wird der einen oder dem anderen durch den Liederzyklus Winterreise bekannt sein, der von Franz Schubert (1797 – 1828) vertont wurde. Daran wurde ich vor ein paar Tagen erinnert, als ich die tiefstehende Sonne mit zwei Nebensonnen erleben durfte.
Im Englischen heißen Nebensonnen auch „sundogs“, womit wohl zum Ausdruck kommen soll, dass die Sonne ihre beiden Hunde ausführt. Wie dem auch sei, ich sitze im Garten betrachte das Himmelsschauspiel, lausche „gedanklich“ Schuberts Vertonung und bin nur dadurch etwas beunruhigt, dass ich um diese Jahreszeit bei bereits tiefstehender Sonne und einer Temperatur von 20°C im Garten sitze.

Wer sich u. A. für die physikalischen Hintergründe und andere Aspekte des Phänomens interessiert, sei auf frühere Blogbeiträge verwiesen (z.B. hier und hier und hier).

Antibubble – das Gegenteil einer Seifenblase

Antiblase: Die Bildfolge zeigt in Abständen von 4/100 Sekunden die Erzeugung einer mit Flüssigkeit gefüllten Lufthülle.

H. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaft 10 (2022), S. 60 – 61

Wer fragt die These und die Antithese,
ob sie eine Synthese werden wollen?

Stanisław Jerzy Lec (1909–1966)

Ein Tropfen, der in eine Seifenlösung fällt, kann sich beim Eintauchen mit einer dünnen Luftschicht umschließen und gemeinsam mit dieser langsam absinken. Ob das klappt, hängt davon ab, wie genau die Luft beim ersten Kontakt der Flüssigkeiten verdrängt wird.

Wenn man jemanden fragt, was das Gegenteil einer Blase ist, so bekommt man oft zu hören, das sei ein Tropfen. Das klingt zunächst plausibel – ist es aber nicht. Denn eine Blase besteht aus einer Luftkugel mit einer Wasserhülle und befindet sich in der Luft. Das genaue Gegenteil wäre eine Wasserkugel mit einer Lufthülle unter Wasser. Solche »Antiblasen«, gelegentlich nach dem englischen Begriff als Antibubbles bezeichnet, gibt es tatsächlich. Manchmal entstehen sie sogar zufällig, wenn Tropfen in eine Flüssigkeit fallen.

Um nicht auf sein Glück warten zu müssen, kann man Antibubbles gezielt herstellen. Ähnlich wie bei Seifenblasen gelingt das am leichtesten in Wasser, dem man einige Tropfen Spülmittel zugefügt hat. Allerdings ist dabei ein wenig Übung erforderlich. Dazu braucht es einen Trinkhalm, den man ein paar Zentimeter tief in die Lösung (etwa ein Gramm Spülmittel pro Liter Leitungswasser) taucht. Dann verschließt man ihn oben mit einem Finger und hebt ihn einige Millimeter über die Oberfläche. Sobald man die Öffnung freigibt, schießt die Füllung heraus und erzeugt nach etwas Ausprobieren eine etwa einen Zentimeter große Antibubble.

Der Prozess läuft prinzipiell ähnlich ab wie bei einer Seifenblase. Diese entsteht, indem eine Seifenlamelle von einem Luftstrom ausgebeult wird und sich das filigrane, schlauchförmige Gebilde bei einer kritischen Länge zu einer Kugel abschnürt (siehe »Spektrum« Juni 2016, S. 44). Zur Herstellung einer Antibubble reicht der kurze Fall eines Tropfens aus, um die beim Aufprall auf die Flüssigkeitsoberfläche zusammengepresste Luftschicht beim Eintauchen ins Wasser gewissermaßen mitzunehmen. Dabei beult er sie ballonartig aus, bis es ebenfalls zu einer Abschnürung kommt – in diesem Fall des Luftfilms, der die eingetauchte Wasserportion umhüllt.

Um sich den Vorgang im Detail vorzustellen, hilft das Bild einer Wasserschicht, die unter dem Einfluss der Schwerkraft auf die Wasseroberfläche trifft. Zwischen den beiden befindet sich Luft, die dabei zur Seite abgedrängt wird. Das ist kein Problem, so lange sie frei strömen kann. Sobald jedoch ein gewisser Abstand unterschritten wird, bestimmen immer mehr typische Grenzflächenkräfte das Fließverhalten der entweichenden Luft. Sie wird im zunehmend schmalen Spalt zugleich verdrängt und zusammengedrückt. Deswegen können sich die Gasteilchen nicht mehr frei und unabhängig voneinander im Raum bewegen. Vielmehr entsteht das Profil einer laminaren Strömung. Das heißt, die Luftmoleküle, die am Wasser grenzen, bleiben daran haften, während ihre Geschwindigkeit in den (zur Veranschaulichung gedachten) Schichten zur Mitte hin zunimmt. Hinzu kommt, dass mit geringerer Spaltbreite die Zähigkeit der Luft an Einfluss gewinnt. Das äußert sich in einer gesteigerten Reibungskraft, die den Luftstrom verlangsamt. Anschaulich gesprochen verfestigen sich dadurch die Verhältnisse in der Hülle, und sie werden gegenüber störenden Einflüssen stabilisiert.

Aufstieg: Die Luft aus der Hülle strebt nach oben und sammelt sich dort in einer kleinen Aufwölbung. Somit ist die Antibubble nicht mehr ganz kugelförmig. Das Licht wird an der Luftschicht total reflektiert, darum ist nur der mittlere Bereich durchsichtig.

Die Begrenzungen der auf diese Weise gequetschten Luft sind jedoch nicht unbeweglich wie bei festen Wänden, sondern flüssig. Das umliegende Wasser droht also infolge der Reibungskraft mitgeführt zu werden. Der Luftstrom würde dann nicht gebremst, sondern bliebe schnell, dünn und fragil. Das stünde der Entstehung einer Antibubble entgegen.

An der Stelle kommen die mit dem Spülmittel verabreichten Tenside ins Spiel. Das sind langgestreckte Moleküle mit einem dem Wasser zugewandten (hydrophilen) und einem Wasser abweisenden (hydrophoben) Ende. Sie sammeln sich an der Grenzfläche zwischen Gas und Flüssigkeit. Das minimiert die dortige Energie und stabilisiert den Luftstrom: Ein Mitreißen der flüssigen Grenzschicht würde die Konzentration der dort versammelten Tensidmoleküle verringern und die Oberflächenspannung erhöhen. Dagegen wehrt sich das System, indem es eine Gegenströmung antreibt, welche die Tensidkonzentration in der Grenzschicht aufrecht erhält. Die gegeneinander wirkenden Tendenzen versteifen die Wände sozusagen.

Antibubbles haben nicht nur eine physikalisch komplizierte Geburt, obendrein ist ihre Lebensdauer ebenso wie bei Seifenblasen begrenzt. Um die Grenzflächenenergie zu minimieren, streben beiderlei Gebilde eine Kugelgestalt an. Weiterhin wird Energie an die Umgebung abgegeben, indem der Schwerpunkt der Blasen sinkt. Bei einer Seifenblase rinnt die Flüssigkeit in der Haut schwerkraftbedingt herab, bis diese schließlich an der dünnsten Stelle reißt. Auch bei der Antibubble spielt die Gravitation eine Rolle. Hier drückt die innere Wasserkugel mit ihrem Gewicht auf die Lufthülle und presst allmählich Luft hoch. Dadurch wird sie unten irgendwann so schmal, dass sie platzt. Das ganze Schauspiel endet bei der Seifenblase mit umher fliegenden Bruchstücken aus Lauge, die sich zu Tröpfchen zusammenziehen und zu Boden fallen. Bei der Antibubble ist es wieder umgekehrt: Die Fetzen der Lufthülle schrumpfen zu winzigen Bläschen im Wasser, die zu dessen Oberfläche aufsteigen.

Quelle

Suhr, W.: Invertierte Seifenblasen: Antibubbles. Physik in unserer Zeit 2, 2022

Weblink

http://www.youtube.com/watch?v=SeKDd-plkbU

Das Video demonstriert den Herstellungprozess mit einem Trinkhalm und das physikalische Verhalten der Antiblasen.

Zur Ästhetik von Druckunterschieden

Ausschnitt aus der Fensterfront eines Hochhauses in New York (siehe untere Abbildung)
Ansicht eines der Buildings of the Brookfield Place Complex (New York). Das obige Foto ist ein Ausschnitt daraus.

Doppelglasscheiben haben wir einige schöne Anblicke in Form von Lichtkreuzen in Lichtkreisen zu verdanken. Schaut man sich die deformierten Scheiben an, wenn sie von Licht beleuchtet werden, das von einfach strukturierten Objekten ausgeht, kann es zu interessanten Mustern kommen. Diese lassen Rückschlüsse auf die Art der Verformung der Fensterscheiben zu.
Wird eine ganze Fensterfront auf diese Weise beleuchtet, so werden oft ästhetisch ansprechende Reflexionsmuster in den Scheiben hervorgerufen, die als Ganzes wie eine überdimensionale Kunstinstallation wirken (siehe Fotos). Im vorliegenden Fall liegt der wie von künstlerischer Hand gestalteten Fensterfront eine gleichartige von der Sonne angestrahlte Fensterfront als „Mustergeber“ gegenüber.
Aufgrund der Deformationen der Doppelglasfenster und damit der Spiegelbilder kommt es zu den charakteristischen Verformungen der gespiegelten Elemente. Ihre Wirkung geht vor allem aus der einfachen quadratischen Form und der Vielzahl ähnlich strukturierter Spiegelbilder hervor. Die Variationen eines nicht festgelegten, aber festlegbaren Urmusters zwingen gewissermaßen den Blick, sich in das Labyrinth zu begeben, das hier vom manipulierten Licht gezeichnet wird. Als Ariadnefaden kann – wer möchte – die zugrundeliegenden physikalischen Mechanismen aufnehmen, um damit zum Urphänomen zu gelangen.
Letztlich landet man dann bei so etwas Profanem wie den individuellen Abweichungen bei der Fertigung der Doppelscheiben. Die große Ähnlichkeit in Gruppen benachbarter Scheiben deutet zudem darauf hin, dass diese Scheiben jeweils aus derselben Produktion stammen und unter gleichen Bedingungen entstanden sind.

Geheimnisvolle Lichtquellen

Ich sitze in einem Hotelzimmer und ziehe den Vorhang vor das Fenster, um das Tageslicht wenigstens teilweise auszusperren. Aber selbst der kleinste Spalt lässt Licht durch. Das ich nun nicht weiter erstaunlich, ich wundere mich aber zunächst darüber, dass das Licht in einzelnen Strahlen ins Zimmer kommt. Jedenfalls zeichnen sich an der Decke und an der Wand mehrerer unterschiedlich helle Streifen ab, die von diesen Strahlen hervorgerufen werden.
Durch einen Blick nach daußen vergewissere ich mich, dass keine Scheinwerfer auf das Fenster gerichtet sind. Allerdings erscheinen mir einige der von der Sonne angestrahlte Fensterleibungen blendend hell und mir wird klar, dass diese als dominierende Lichtquellen wirken. Sie reflektieren das Licht diffus u. A. in Richtung auf den durch den Vorhang gebildeten schmalen Spalt des Fensters.

Gut getarnt oder zufällige Ähnlichkeit

Diese Silbermöwe war kaum zu erkennen. Ihr gesprenkeltes Gefieder harmoniert so gut mit dem durch Lichtreflexe an den Wellen erzeugten Muster, dass man schon genau hinschauen muss.
Ich frage mich, ob das Zufall ist oder ob das Gefieder den Reflexen des leicht welligen Wassers angepasst ist.
In einem früheren Beitrag zeigte ich eine Ente, deren Gefieder ein ähnliches Muster aufweist wie die Wellen, die es beim Schwimmen erzeugte. Dort stellt sich dieselbe Frage.

Farben fließenden Wassers

Wasser ist transparent. Jedenfalls, wenn man kleine Mengen betrachtet: ein Glas Wasser, einen Eimer Wasser, Tropfen… Aber schon bei einer gefüllten Badewanne deutet sich eine meist grünliche Eigenfarbe des Wassers an. Dennoch können auch dünne Wasserschichten mit Farben durchwirkt sein, wie das Foto zeigt. Aber es sind von der Umwelt geliehene Farben. So erscheint die glatte Fläche in der Mitte des Fotos blau, weil hier die Wasseroberfläche so orientiert ist, dass der blaue Himmel spiegelnd in die Augen reflektiert wird. An anderen Stellen blickt man auf den mit grünen Pflanzen marmorierten Grund. Die Farben werden zudem durch das Fließen und der dadurch bedingten endlichen Zeitauflösung bei der Wahrnehmung bzw. Fotoaufnahme modifiziert. Bei günstigen Lichtverhältnissen ist fließendes Wasser auch immer ein Kaleidoskop von Farben.
Die Eigenfarbe reinen Wassers ist übrigens blau, was man allerdings erst bei sehr großen Wasserschichten wahrnehmen kann.

Wolken – drunter und drüber

Der selektive Spiegel des Wassers hat es nur auf die Wolken abgesehen. Die Bäume, das Segelboot bleiben außen vor. Was geht hier vor?

Eine Lektion der Kirschen…

Eine schöne pralle Kirsche ist wie ein Wölbspiegel, wenn man nicht allzu große Ansprüche an die Wiedergabequalität stellt. Mit etwas gutem Willen sieht man zumindest schemenhaft sein eigenes Gesicht gespiegelt (rechte Kirsche auf dem Foto).
Die Oberfläche der Kirsche reflektiert das auftreffende Sonnenlicht sowohl diffus als auch spiegelnd. Aufgrund der diffusen Reflexion, die durch Absorption des weißen Lichts und Emission des roten Anteils zustande kommt, erhält die Kirsche ihre charakteristische Farbe. Ein Teil des auftreffenden Lichts dringt jedoch gar nicht so tief in die Kirsche ein. Es wird an der glatten Oberfläche spiegelnd reflektiert. Auch wenn der Anteil des  spiegelnd reflektieren Lichts so gering ist, dass es die Gegenstände, von denen das Licht ausgeht, nur schwer zu erkennen sind, machen sie den Glanz der Kirsche aus.
Blickt man aus einem Winkelbereich auf die Kirsche, aus dem das Licht der Sonne von ihr spiegelnd ins Auge des Betrachters reflektiert wird, kann das diffus reflektierte rote Licht völlig überstrahlt werden (siehe oberer Teil der linken Kirsche). Es entsteht der kugeligen Form der Kirsche entsprechend ein fast kreisförmiger weißer Fleck dessen Ränder allmählich ins typische Rot der Kirsche übergehen. Aber nicht nur das Rot wird hier ausgelöscht. Selbst der grüne Stängel der linken Kirsche erscheint weiß. Auch unterhalb der linken Kirsche ist ein weißer Fleck auf dem grünen Blatt zu erkennen, der ebenfalls der spiegelnden Überstrahlung zu verdanken ist.
Normalerweise werden die Grenzen zwischen den Bildern verschiedener Objekte auf der Netzhaut deren unterschiedlichen Farb- und Helligkeitseindrücken entsprechend gezogen. Bei sehr hellen Objekten werden die Rezeptoren aber über die Sättigung hinaus angesprochen und dadurch so stark erregt, dass gleich auch noch einige der benachbarten Rezeptoren reagieren. Dadurch entsteht dann der Eindruck, dass es auch an der entsprechenden Stelle des Netzhautbildes noch hell ist, obwohl es „in Wirklichkeit“ nicht der Fall ist. Wie die Abbildungen zeigen, treten ähnliche Überstrahlungen des intensiv belichteten Bereichs auch auf dem Foto auf.
Auf der rechten Kirsche sieht man ebenfalls einige helle Flecken. Sie sind jedoch von geringerer Intensität und haben einen schwach bläulichen Schimmer. Dafür sind Partien des durch die Blätter des Kirschbaumes hindurch leuchtenden blauen Himmels verantwortlich, die gerade so orientiert sind, dass ihr Licht zum Beobachter hin reflektiert wird.
Die Überstrahlung der diffusen Reflexion des roten Kirschenlichts durch die spiegelnde Reflexion darf nicht dahingehend missverstanden werden, dass die diffuse Reflexion unterbunden wird. Sie nimmt ebenfalls mit der Intensität des einfallenden Sonnenlichtes zu. Das kann man zum Beispiel daran erkennen, dass die Kirsche in den Bereichen intensiv rot erscheint, aus denen kein spiegelnd reflektiertes Sonnenlicht kommt.  Die Intensität des diffus reflektierten roten Lichts ist sogar so groß, dass die Kirsche wie eine kleine rote Laterne wirkt. Auf diese Weise werden die in der Nähe der Kirsche befindlichen grünen Blätter nicht nur von der Sonne und dem Himmel, sondern auch von der leuchtenden Kirsche angestrahlt. An einer Stelle sieht man daher das grüne Blatt rot schimmern, weil es zufällig günstig zum Beobachter hin orientiert ist. Würde dieser seinen Blickwinkel ändern, sähe vielleicht eine andere Stelle rot gefärbt aus.
Neben den Farben rot und grün ist auch noch das durch die Lücken zwischen den Blättern hindurchschimmernde Licht des blauen Himmels zu sehen.

Schattenwelt

Ein Schatten fotografiert von Fenstern reflektiertes auf dem Pflaster projiziertes blaues Himmellicht. Und ich fotografiere dieses zweidimensionale Szenario.

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.

Der Spiegel spiegelt…

… will sagen: Er gibt nur dann annähernd die Wirklichkeit wieder, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind. Merkwürdigerweise sind es teilweise gerade solche, die in der abgebildeten Realität meist nicht realisiert sind. Zum Beispiel muss der Spiegel eben sein, darf keine Krümmungen aufweisen, muss gut reflektieren…
Genau das ist in dem Foto nicht gut erfüllt und führt zu einer ganz anderen Geschichte. Wir sehen lang aufstrebende kurvige, sich an bestimmten Stellen verzweigende, teilweise wellige Gebilde. Es handelt sich um eine mit spiegelndem Aluminiumblech verkleidete Wand. Wäre sie eben, so würde sie ganz gut spiegeln, wie man an einigen Stellen sieht. Da sie aber unterschiedlich gekrümmt ist, vermag sie nur entsprechend verzerrte Bilder wiederzugeben. Vielleicht kann man an den blauen Teilen erkennen/erahnen, dass hier hängende, sacht im Wind wehende Fahnen zu sehen sind. Bei schwachen Krümmungen kommt es zu Wellenlinien und Schwankungen in der Dicke des Fahnenmasts. Bei den starken Krümmungen, weisen die Strukturen auf einen Punkt hin. Diese Singularitäten sind trichterartige Vertiefungen, die durch Schrauben hervorgebracht werden, mit denen die spiegelnden Platten an die Wand fixiert wurden. Sie sind entscheidend für die Stabilität der Aluminiumfassade und es ist, als würden die Strukturen dem Rechnung tragen, indem sich ihnen oft mehrfach zuwenden. Natürlich nur dort, wo es Gegenstände gibt, die in ihren Einflussbereich gelangen. Die Kräfte, die von den Schraubenfixpunkten ausgehen, sind zwar stark aber kurzreichweitig, was zu einer starken lokalen Krümmung des Blechs führt. Die Fahnenmasten sind natürlich nur eine Möglichkeit, die spiegelnden Aluminiumbleche zum „Reden“ zu bringen. Andere hier nicht im Bild auftretende Spiegelobjekte würden natürlich andere Geschichten erzählen…

Das Heilige in der Physik

Was soll jemand denken, wenn sie oder er mit einem Mitmenschen die Schatten betrachtet, die die morgendliche Sonne von beiden auf die feuchte Wiese wirft und dabei einen wesentlichen Unterschied feststellt: Nur sein eigener Kopf ist von einem hellen Schein umgeben. In früheren Zeiten, als man dieses Phänomen noch nicht physikalisch erklären konnte, wird sie oder er vielleicht gedacht haben: Ich bin irgendwie ausgewählt, mein Kopf ist von einem Heiligenschein umgeben. Lieber werde ich nichts sagen, um ihn oder sie nicht eifersüchtig, missgünstig oder sonstwie negativ zu stimmen.
Vielleicht ist es so zu der Vorstellung gekommen, der Schein um den eigenen Kopf sei eine Auszeichnung der eigenen Person. Hätte man sich damals über diesen vermeintlichen Unterschied unterhalten, so wäre man vermutlich auch nicht viel weiter gekommen. Denn auch die andere Person hätte nur ihren eigenen Schein gesehen. Es hätte kein direktes allgemeines Verfahren gegeben zu zeigen, dass jeder seinen eigenen Heiligenschein hat. Der Heiligenschein ist also etwas sehr Persönliches und sollte einem heilig sein, obwohl er eigentlich scheinheilig ist.

Physik des Heiligenscheins

Ein Baum mit runden Zweigen?

Es sieht jedenfalls so aus, als würde der Baum im Gegenlicht einer Lichtquelle (hinter dem Baum versteckt) seine Zweige ringförmig um diese gruppieren. Das Faszinierende an dem Phänomen ist, dass das Ringsystem gewissermaßen mitläuft, wenn wir aus einer anderen Perspektive auf die Sonne blicken – das allerdings in Grenzen.
Wir haben es hier mit einem Phänomen zu tun, das in diesem Blog bereits in mehreren Varianten angesprochen wurde. Eine Variante tritt beim Blick durch eine zerkratzte Kunststoffscheibe auf, durch die man auf eine Lichtquelle blickt. Die Lichtquelle scheint von abschnittsweise konzentrischen Ringen umgeben. Das Phänomen lässt sich oft bei Flugzeugfenstern beobachten. Eine weitere Variante ist eine Autokarosserie, bei der die gespiegelte Sonnenscheibe im Zentrum von leuchtenden Kreisen umgeben erscheint.
Die leuchtenden, scheinbar konzentrischen Äste kommen dadurch zustande, dass das an passenden Astabschnitten (Einfallswinkel = Reflexionswinkel) reflektierte Licht einer vom Baum verdeckten Lichtquelle sich zu kompletten leuchtenden Ringen zu ergänzen scheint.
Da der Baum eine Trauerweide ist, kommen die langen, gebogenen Zweige zumindest im oberen Bereich der vermeintlichen Kreisförmigkeit bereits ein stückweit entgegen. Der Effekt geht mittlerweise jahreszeitlich bedingt im Zuge der zunehmenden Belaubung verloren. Im nächsten Winter wird man das Schauspiel dann erneut bewundern können.

Das eindrucksvolle Foto hat mir freundlicherweise Hans-Holger Wache zur Verfügung gestellt, der diese Aufnahme in Berlin machte.

Strukturfarben in der Regionalbahn

Auf einer abendlichen Fahrt mit der Regionalbahn glaubte ich zunächst meiner Müdigkeit zuschreiben zu müssen, dass ich die Reflexion meines Abteils in der Scheibe durch zarte psychodelisch wirkende Farben untermalt zu sehen glaubte. Nein, nun etwas wach geworden glaubte ich es nicht nur, sondern war sicher, dass dort Farben waren, die aus ganz bestimmten Betrachtungswinkeln und vor geeigneten Hintergründen deutlich hervortraten.
Nachdem ich einige Zeit herumgerätselt und auch experimentiert hatte (zum Glück waren kaum Fahrgäste anwesend, die ich hätte nerven können), fiel mir wieder ein, wie es zu diesen Farberscheinungen kommt. Es ist vor allem eine nicht direkt wahrnehmbare Kunststofffolie, mit der die Scheiben des Zugs vermutlich aus Sicherheitsgründen überzogen sind. Sie hat die sicher nicht beabsichtigte Eigenschaft doppeltbrechend zu sein und beim Durchgang von polarisiertem Licht Farberscheinungen hervorzubringen. Ein schöner Nebeneffekt also.
Wie an anderer Stelle ausführlicher beschrieben, wird normales Licht polarisiert, wenn es unter einem bestimmten Winkel (Brewsterwinkel) reflektiert wird. Das ist hier u. A. auf der glänzenden Ablage vor dem Abteilfenster der Fall. Das so polarisierte Licht fällt durch die Folie und wird dabei in zwei Teilwellen unterschiedlicher Geschwindigkeit zerlegt. Das führt dazu, dass ihre jeweiligen Phasen nicht mehr in derselben, sondern in unterschiedlichen Ebenen gleich sind. an der Rückseite der Scheiben reflektiert. Davon würde man normalerweise gar nichts merken, wenn das in dieser Weise modifizierte Licht nicht auf die Fensterscheiben aufträfe und von diesen abermals unter dem Brewsterwinkel ins Auge des Betrachters reflektiert und auf diese Weise abermals polarisiert würde. Dabei fallen die verschiedenen Ebenen der Teilwellen wieder zusammen und überlagern sich (interferieren). Aufgrund der durch die Doppelbrechung bewirkten Phasenverschiebung, kommt es zu Verstärkungen und Abschwächungen bestimmter Wellenlängen des sichtbaren Lichts, d.h. zu einzelnen Farben.
Damit die Bedingungen für die Farbentstehung erfüllt sind, treten die Farben nur unter bestimmten Winkeln auf. Außerdem sind bestimmte Hintergründe in der Spiegelwelt besser als andere geeignet, die Sichtbarkeit der Farben zu erhöhen.
Durch die Entdeckung dieses von den Fensterkonstrukteuren unbeabsichtigten Phänomens verging der Rest der Reise durch interessante Eindrücke beim Blick durch das Fenster wie im Fluge.

Irisierende Wolken aus zweiter Hand

Warum sieht man irisierende Wolken meistens im Wasser oder auf anderen spiegelnden Flächen in der Umwelt und nicht direkt am Himmel? Weil man dazu zu den sonnenlichtdurchfluteten Wolken aufschauen muss. Und das meidet man meistens – zu Recht.
Auf dem Foto sieht man gespiegelte irisierende Wolken. Da die Glasscheiben nur je nach Einfallswinkel einen mehr oder weniger kleinen Prozentsatz der Lichtintensität der Sonne reflektieren, lässt sich das Licht in aller Ruhe ohne Einschränkungen anschauen.
Wie kommt es zu diesem schönen Farbenspiel?
Bei den Wolken handelt es sich meist um Altocumulus, die sich in einer Höhe von 1500 bis 5000 m befinden. Daher bestehen sie nicht aus Eiskristallen, sondern aus kleinen Wassertröpfchen. An diesen Tröpfchen wird das Sonnenlicht gebeugt. Man stelle sich am besten vor, dass beim Auftreffen des Lichts an den verschiedenen Stellen eines Tröpfchens neue Lichtwellen ausgelöst werden. Und wenn die sich im Auge des Betrachters oder der Linse der Kamera überlagern, haben sie im Allgemeinen geringfügig unterschiedliche Wege zurückgelegt. Ist der Wegunterschied gerade so groß, dass sich Wellenbauch und Wellental einer bestimmten Wellenlänge des Lichts (Farbe) aufheben, fehlt die entsprechende Farbe im Spektrum des weißen Lichts und man sieht den Rest der Farben, die sogenannte Komplementärfarbe. Wenn sich Wellenberg und Wellenberg treffen, tritt hingegen eine Verstärkung dieser Farbe auf. Aber auch in diesem Fall wird die „Farbmischung“ des weißen Lichts entsprechend gestört und das Licht wird dadurch farbig.
Bei einem einzelnen Wassertropfen würde man also unter einem bestimmten Winkel zur Einfallsrichtung des Lichts eine ganz bestimmte Farbe sehen. Unter einem anderen Winkel würde eine andere auftreten. Der Tropfen erschiene dann von einem System farbiger Ringe umgeben. Da die Lichtwellen periodisch sind, wiederholten sich die Farben, wenn der Winkel so groß wäre, dass sich jede zweite Wellenberg und –bauch überlagern könnten usw. Allerdings sähe man meist nur eine oder zwei Ordnungen von Farbringen, weil die sich überlagernden Wellenzüge bei natürlichem Licht sehr kurz sind. Man sagt auch, die Kohärenzlänge des Sonnenlichts ist sehr klein.
Damit man die durch Beugung hervorgegangenen Farbringe des weißen Lichts aus der Entfernung überhaupt zu sehen bekommt, muss die Intensität des gebeugten Lichts groß genug sein. Das ist aber nur dann der Fall, wenn sehr viele Tropfen zusammen wirken. Damit dass jedoch passiert, müssen sie von der gleichen Größe sein. Denn nur dann werden die Wellen einheitlicher Wellenlänge (derselben Farbe) in etwa dieselbe Richtung ausgesendet. Wenn der Bereich einheitlicher Tropfengröße in der Wolke hinreichend groß ist, würde man die Sonne oder ihren Reflex auf den Scheiben von einem farbigen Ringsystem umgeben sehen, einer Korona.
In der Realität schwankt die Tröpfchengröße um einen bestimmten Mittelwert. Je nach der Stärke der Abweichung treten wieder Vermischungen der Farben auf, so dass die Korona nur mehr oder weniger farbig erscheint. Im Extremfall überwiegt dann wieder das weiße Mischlicht und die Korona entartet in einen hellen Hof um die Sonne.
Im vorliegenden Fall sind die Tropfengrößen in verschiedenen Teilen der Wolke zwar lokal einheitlich aber global unterschiedlich. Dann entsteht überhaupt kein Ringsystem mehr und es sind nur noch Farbfetzen und –bänder zu sehen und man spricht man von irisierenden Wolken. Die Farben können sich je nach der Dynamik der Tropfen in den Wolken ständig ändern. Besonders häufig ist das Irisieren in Teilen einer Wolke zu sehen, die gerade im Entstehen begriffen ist und daher Tropfen in jeweils einheitlicher Größe aufweist. Das ist meist am Rande der Wolken der Fall. Da sind die Wolken außerdem hinreichend dünn, sodass das Licht überhaupt durch die Tropfenschicht hindurch dringt. In manchen Fällen kann man die Wolken selbst dann irisieren sehen, wenn sie weit von der Sonne entfernt sind.

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.

Morgensonne gespiegelt im Waldbach

Wegen der noch tiefstehenden Sonne lag bei diesem Morgenspaziergang der Wald noch weitgehend im Schatten. Hier und da gab es einen hellen Sonnenfleck, der wegen des Kontrasts die Details des Waldbodens überstrahlte. Erst wenn man näher kam und die Augen sich auf die Helligkeit einstellen konnten, war alles zu erkennen. Einer dieser Sonnenflecken fiel auf den Waldbach und dessen bewegtes Wasser reflektierte das Licht spielgelnd in die Augen. Da der Spiegel in diesem Fall aus einer bewegten, teils stationären, teils sich verändernden welligen Oberfläche bestand, wurden die gespiegelten Gegenstände entsprechend deformiert. Hinzu kommt, dass sich wegen der Transparenz des Wassers auch noch Details des Untergrunds mit einmischen, sodass sich bewegte Bilder ergaben, von denen das Foto eine Momentaufnahme zeigt.
Auch wenn man nicht wüsste, welcher Gegenstand in dieser Aufnahme gezeigt wird, düfte intuitiv klar sein, dass wir es nicht mit einem zufallsgenerierten Szenario zu tun haben, sondern mit dem Anblick eines real ablaufenden Vorgangs.

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…

Socken statt Fischbrötchen

Zurzeit sind die Wollsocken wirklich wichtiger als Fischbrötchen, die einem ja in der Hand gefrieren würden.

Gesehen in Greetsiel

Kratzer um die Sonne

Links: Quasikonzentrische Ringe um den Sonnenreflex auf einer Karosserie. Rechts: Vergrößerter Ausschnitt

Es dringt in jede Spalte,
zeichnet alle Formen
– auch die unsichtbaren

Andrzej Stasiuk (*1960)

H. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaft 3 (2022), S. 74 – 75

Feinste Kratzer auf glatten Oberflächen sind normalerweise unsichtbar. Unter der Sonne treten sie allerdings abschnittsweise als dünne, manchmal bunt schillernde Streifen hervor, die sich scheinbar kreisrund um das Bild der Lichtquelle herum gruppieren.

Die meisten Menschen würden wohl behaupten, ein frisch lackiertes Auto glänze am schönsten. Wenn man hingegen auf einen speziellen physikalischen Effekt aus ist, darf die Autokarosserie nicht mehr ganz fabrikneu sein. Dann bildet sich an klaren Tagen um das reflektierte Bild der Sonne herum ein konzentrisch aussehendes System von mehr oder weniger kurzen Lichtstreifen. Sie schillern überdies häufig in verschiedenen Spektralfarben (siehe »Leuchtspuren«). Besonders lange genutzte Fahrzeuge ergeben die schönsten Effekte. Denn die Ringe werden letztlich durch Gebrauchsspuren hervorgerufen, die im Lauf der Zeit durch mechanische Einwirkungen auf den Lack entstehen. Daran sind die rotierenden Bürsten beim Waschen oder das manuelle Säubern ebenso beteiligt wie Schmutzteilchen, die über den Lack hinweg streichen und dabei mikroskopisch kleine Rillen hinterlassen.

Auf den ersten Blick könnte man vermuten, es wären kreisförmige Streifen für das Phänomen verantwortlich, vielleicht durch entsprechende Bewegungen beim Polieren in diesem Bereich. Doch die leuchtenden Ringe bewegen sich mit dem Reflex der Lichtquelle mit und treten an fast jeder beliebigen Stelle in Erscheinung. Es muss eine andere Ursache geben.

Schaut man sich die hellen Striche genauer an, so erkennt man: Sie sind meist gar nicht gekrümmt, sondern es handelt sich um geradlinige Riefen, die sich wie Tangentenstücke an imaginäre Kreise um den Sonnenreflex herum gruppieren. Offenbar sieht man nur jene Abschnitte der Kratzer, die gerade so orientiert sind, dass sie das Licht ins Auge reflektieren. Auf die Weise entsteht insgesamt scheinbar eine kreisförmige Struktur. Unser visuelles System verstärkt den Eindruck, denn es tendiert dazu, Reize möglichst ausgewogen und symmetrisch wahrzunehmen. Denn wegen der Zufallsverteilung der Rillen kann es in Wirklichkeit keine aus tangentialen Stücken zusammengesetzten geschlossenen Kreise geben.

Wie kommt es zu dem Phänomen? Auf einer perfekt glatten Oberfläche wäre das Spiegelbild der Sonne genau auf einer Fläche zu sehen – und nur dort –, von der die einzelnen Punkte der Sonnenscheibe nach dem Reflexionsgesetz ins Auge geworfen werden. Nun sehen wir aber viele Stellen glänzen, die vom Spiegelbild der Sonne ein Stück entfernt sind. Darum können die reflektierenden Flächenelemente nicht in derselben Ebene liegen wie die gespiegelte Sonne. Sie müssen vielmehr zu ihr hin geneigt sein und zwar umso stärker, je weiter weg sie liegen.

Die Erklärung liegt im u-förmigen Querschnitt der Kratzer. Deswegen existiert ein ganzes Spektrum unterschiedlich geneigter Flächenelemente, und jedes leuchtet an den Stellen passender Winkel auf. Da die Sonne eine ausgedehnte Lichtquelle ist, erhellt sie nicht nur einen Punkt, sondern die Reflexion erstreckt sich noch über ein kleines Stück zu dessen Seiten. Die Länge der strahlenden Abschnitte hängt mit der scheinbaren Größe der Sonne zusammen. Außerdem sind die Reflexe an einem Kratzer auch deshalb nicht auf einen Punkt beschränkt, weil die Innenseiten unregelmäßig strukturiert sind und an mehreren Stellen passende Bedingungen bieten. Aus Symmetriegründen gelten die Überlegungen für alle tangential um das Spiegelbild der Sonne herum orientierten Rillen. Mit zunehmendem Abstand vom Zentrum sind immer steilere Neigungen für eine Reflexion zum Betrachter erforderlich. Da diese seltener vorkommen, nehmen die Häufigkeit und die Helligkeit leuchtender Kratzerabschnitte nach außen hin ab.

Obwohl die funkelnden Stellen einen Eindruck davon vermitteln, wie stark der Autolack vom Alltag gezeichnet ist, muss man sich vor Augen führen, dass die tatsächliche Zahl und Länge der winzigen Schrammen noch wesentlich größer sind. Eine Computersimulation veranschaulicht das: Man kann für eine Zufallsverteilung unterschiedlicher Kratzer, die im diffusen Licht unsichtbar sind, die Abschnitte visualisieren, die mit einer senkrecht darüber angebrachten Punktlichtquelle zu Tage treten. Dann zeichnen die Reflexionen ein ähnliches Muster wie auf einem Autodach und spiegeln doch immer nur einen Bruchteil aller Unebenheiten wider.

Solche strahlenden Ringe lassen sich außerdem beispielsweise als Reflexionen auf Besteck und weiteren intransparenten Objekten erkennen, aber auch beim Blick durch die Kunststofffenster eines Flugzeugs. Diese sind ebenso mechanischen Einwirkungen ausgesetzt. Von den winzigen Spuren sieht man nur etwas, wenn man durch das Fenster hindurch auf eine Lichtquelle blickt. In dem Fall gruppieren sich die hellen Abschnitte nicht um das Spiegelbild, sondern um das Original der Lichtquelle (siehe »Spektrum« August 2019, S. 52). Daher unterscheiden sich die physikalischen Verhältnisse insofern, als das Licht hier nicht an den Kratzern reflektiert, sondern an ihnen gebrochen wird.

Bei genauerem Hinschauen glitzern viele Rillen bunt. Offenbar sind einige der feinen Unregelmäßigkeiten von der Größenordnung der Wellenlänge des Lichts. Dann kommt es zur Beugung des Lichts, die das einfallende weiße Licht in die Bestandteile seines Spektrums zerlegt. Die Strukturen wirken wie feine Spalte, entlang derer die auftreffende Strahlungsfront Elementarwellen in alle möglichen Richtungen aussendet. Überlagern sie sich im Auge oder auf dem Chip der Kamera, so werden entsprechend den jeweiligen Wegunterschieden bestimmte Wellenlängen verstärkt oder abgeschwächt. Je nach Beobachtungsposition schimmern die Schrammen oft so intensiv farbig, dass sie viel breiter wirken, als sie in Wirklichkeit sind.

Die Verwandlung beim Anstehen

Anstehen will gelernt sein. Das habe ich vor vielen Jahren in Paris gelernt. Vor einem Museum oder einem Kino stand man in Schlangen, die sich manchmal um Häuserecken wanden, von wo gar nicht mehr zu sehen war, was sich am Anfang tat. Man las ein Buch, unterhielt sich mit den Nachbarwartenden und machte immer mal wieder ein zwei Schritte nach vorn. Hier war der der Weg zumindest als Nebenziel mit einbezogen.
Allerdings sollte nicht verschwiegen werden, dass mitunter mit einem selbst merkwürdige Verwandlungen einhergingen, die sehr stark an Kafkas Gregor Samsa erinnerten (siehe Foto). Zum Glück kam es in diesem von außen beobachteten Fall nicht dazu, dass vollendete Käfer zu beobachten waren. Aber ihr müsst zugeben, dass bestimmte Vorstufen durchaus zu erkennen sind, denn das Foto ist völlig unmanipuliert.

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.

Riesensonnentaler in der Stadt

Sonnentaler bringt man normalerweise mit den Lichtkreisen unter dem Blätterdach von Bäumen in Verbindung. Wie erstaunt war ich doch, als ich perfekt aussehende Sonnentaler in der Stadt in einer bestimmten Anordnung über die Straße verstreut vorfand. Ich fragte mich natürlich, durch welche Löcher hier die Sonne wohl durchstrahlen würde und stieß schließlich auf hochgelegene Sprossenfenster mit kleinen quadratischen Scheiben (Schätzungsweise 15 cm x 15 cm). Diese reflektierten einen Teil des auftreffenden Sonnenlichts, was denselben Effekt hat, wie wenn das Licht durch quadratische Löcher geht: In der Nähe würde man quadratische Abbilder der kleinen Fenster auffangen, in weiterer Entfernung das Bild der Sonne.
Wer es nicht glaubt, dem empfehle ich folgendes kleines Expermiment. Man nehme einen quadratischen oder rechteckigen Taschenspiegel, lasse das Sonnenlicht darauf fallen und richte den Reflex auf eine möglichst weit entfernte schattige Fläche, z.B. die Wand eines hohen Hauses. Man wird einen runden Fleck wahrnehmen.
Dass die Reflex-Sonnentaler auf der Straße nicht so ordentlich aufgereiht erscheinen, wie die Fensterelemente liegt wohl daran, dass letztere nicht völlig plan eingebaut worden sind und die große Entfernung zu entsprechenden Verschiebungen der Abbilder auf dem Asphalt führt.

Wind und Wellen

Gegen Ende eines Spaziergangs verschwindet die Sonne in einer gleich doppelt aufziehenden Bewölkung – oben und unten – was sich in einer doppelten Verdunklung bemerkbar macht. Gleichzeitig nähert sich vom Ende des Kanals her eine Aufhellung, die die Spiegelung auf dem Wasser auslöscht. Noch bevor ich die Ursache über die Erblindung des Wasserspiegels herausgefunden habe, zieht ein Wind auf, der sozusagen die Eintrübung des Anblicks auch körperlich erfahrbar macht. In dem Moment ist auch klar, was es mit der herannahenden Aufhellung auf sich hat: Durch den Wind werden auf dem Wasser Wellen ausgelöst, wodurch der weitgehend glatte Spiegel in einen Rippelspiegel verwandelt wird. Dieser zeichnet sich durch steile Wellenflanken aus, die für zusätzliche Reflexionswinkel sorgen. Auf diese Weise gelangt auch das helle Licht aus dem noch nicht eingetrübten Zenit in die Augen.
Die Wellen breiten sich aus Trägheit wesentlich langsamer aus als der sie antreibende Wind. Sie schaffen es nicht, bis auf meine Höhe vorzudringen, weil inzwischen die rasch aufziehende Front wie eine horizontale Jalousie alles verdunkelt hat. Dann fallen auch schon die ersten Tropfen…

Lichtspiele auf dem Pflaster

Dies ist ein unmanipuliertes Foto von einer ungestellten Situation in einer Einkaufsstraße. Die Reflexionen verschiedener Lichtquellen sorgen für ein Durcheinander, dem man eine gewisse Ästhetik nicht absprechen kann.

Zehn mal vier ist vierzig

Lieber Jan, hast du schon einmal etwas über das chemische Element Zirkonium gehört? Dann solltest du das schnell nachholen, denn es ist das Element mit der Ordnungszahl 40. Und diese Zahl hast du heute in Jahren seit deiner Geburt erreicht. Dazu gratuliere ich dir ganz herzlich. Die Zahl 40 ist nicht nur deshalb eine ganz besondere Zahl, weil sie die 10 gleich 4 mal enthält, und die 10 als Anzahl unserer Finger (wie sonst hätte man das Rechnen erlernen können) unser Dezimalsystem bestimmt. Und auch die 4 ist eine sehr bedeutungsvolle Zahl, weil sie u. A. die erste zusammengesetzte Zahl und die erste Nichtprimzahl nach der 1 darstellt; sie ist zudem gerade und Quadratzahl. Sie gibt die Anzahl der 4 Himmelrichtungen an, die uns zur Orientierung in der Welt dienen, die der Auffassung der alten Griechen entsprechend aus 4 Elementen aufgebaut ist.
Noch wichtiger ist vielleicht, dass du ab heute das Recht hast, Bundespräsident zu werden. Denn laut Grundgesetz attestiert man einem 40 jährigen Menschen die nötige Reife, dieses Amt auszuüben. Da die Wahl gerade gewesen ist, hast du aber noch genügend Zeit, dir das gründlich zu überlegen. 😉
Schließlich ist die 40 eine Zahl von großer Symbolkraft in mehreren Kulturkreisen und Religionen. Ich will nur erwähnen, dass die Sintflut 40 Tage dauerte und Noah noch 40 Tage warten musste, als wieder Land in Sicht kam. Das Volk Israel wanderte 40 Tage durch die Wüste usw. usw.
Falls dir das Alter 40 trotzdem etwas ungeheuer vorkommt, weil du dich damit vielleicht zu alt fühlst, möchte ich folgendes zu bedenken geben: Geht man davon aus dass jedes Alter nach Jahrzehnten bemessen für bestimmte Ziele steht, die man im Leben erreicht habe sollte,  so sind wir deswegen oft etwas später dran, weil wir uns für vieles mehr Zeit nehmen. Ich denke da an die Ausbildung, an Reisen und andere angenehme Dinge. Darum kannst du getrost davon ausgehen, dass die 40 die neue 30 ist. Die Rechnung geht insofern auf, als auch die Lebenserwartung in der Zeit, in der du die 40 erarbeitet hast gestiegen ist. Das ist zumindest ein statistischer Trost.
So, nun hast du die Wahl, ob du dich mehr für den Inhalt des alterhwürdigen Schnapsglases oder für die optischen Phänomene interessierst, die der Lichtspalt aus dem Glas herausmodelliert.

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