//
Artikel Archiv

Reflexion

Diese Schlagwort ist 305 Beiträgen zugeordnet

Perspektivwechsel zwischen unten und oben

Wer kennt es nicht: Die Sonne scheint, es ist warm und man genießt das schöne Wetter. Doch plötzlich schiebt sich eine Wolke vor die Sonne. Und mit dieser temporären Eklipse geht nicht nur eine Verdunklung einher, bei nicht allzu hoher Lufttemperatur spürt man auch noch eine erhebliche Abkühlung. Wenn die Bewölkung sehr locker ist, gewinnt die Sonne schnell wieder die Oberhand und andernorts hat man das Nachsehen.
Wer sich auf einer Flugreise befindet, kann dasselbe Phänomen aus einer anderen – höheren – Perspektive erleben. Nach unten auf die locker verteilten Wolken blickend (siehe Foto) sieht sie oder er deren Schatten auf der darunter liegenden Erdoberfläche als erstaunlich abgedunkelten Bereich, in dem oft kaum noch Details zu erkennen sind. Der Kontrast zwischen den von oben erleuchteten Wolken und der wegen starker Lichtabsorption auch bei direkter Sonneneinstrahlung bereits relativ dunklen Erdoberfläche ist so groß, dass diese Schatten manchmal als dunkle strukturlose Wälder angesehen werden. Und in diesen dunklen Bereichen trägt sich zuweilen für die Dauer der Wolkenpassage (zeitlich abhängig von der Größe der Wolke und deren Geschwindigkeit) die eingangs skizzierte Geschichte aus der niedrigen Perspektiv zu.
Übrigens ist auf dem Foto die momentane Jahreszeit gut zu erkennen: Die Felder sind abgeerntet, das Grün ist den bräunlichen Erdtönen gewichen.

Rätselfoto des Monats Oktober 2021

Real oder Fake? Begründung.

Erklärung des Rätselfotos des Monats September 2021

Frage: Warum ordnet sich der lockere Split infolge der Benutzung der Straße?

Antwort: Diese Straße wurde „ausgebessert“, indem sie mit heißem Bitumen besprüht und anschließend reichlich mit Split bestreut wurde. Man überlässt jetzt den AutofahrerInnen die Arbeit, unfreiwillig diese Teilchen in den geteerten Untergrund einzuwalzen. Wenn dann zwei oder drei Wochen vergangen sind, wird der nicht befestigte Rest des Splits mit einer Fegemaschine wieder „eingesammelt“. Was die AutofahrerInnen von dieser Aktion vor allem mitbekommen, sind die an die Innenwände der Kotflügel prasselnden Teilchen, die von den rotierenden Rädern hochgeschleudert werden und dass sie in dieser Zeit wegen der eingeschränkten Bodenhaftung und der damit verbundenen Schleudergefahr nur mit einer Geschwindigkeit von 30 km/h fahren dürfen.
Wer die Veränderung der Straße insbesondere am Rande in Augenschein nimmt, wo die meisten Splitteilchen durch die rotierende Einwirkung der Räder landen, kann ein Alltagsphänomen der besonderen Art beobachten. Die lockeren Splitteilchen haben sich wie eine Granulatwelle mit fester Wellenlänge angeordnet: Granulathügel und Granulattäler (mit nur wenigen Teilchen) wechseln einander in verblüffender Regelmäßigkeit ab. Fährt man bei Gegenverkehr darüber, wird man dementsprechend rhythmisch durchgeschüttelt, sodass die Stoßdämpfer ganz schön zu tun haben, um eine Resonanzkatastrophe zu verhindern.
Hier fragt man sich unwillkürlich, wie die Teilchen dazu kommen, sich in ein solches Muster einzufinden? Ausgangspunkt des Effekts ist offenbar eine zufällige kleine Erhöhung im Granulat. Sie hebt die Räder der darüberfahrenden Fahrzeuge zunächst etwas an, so dass diese anschließend auf den Untergrund zurückfallen und dabei nach einigen Überfahrten eine Delle erzeugen. Deren Flanke wirkt dann wie eine kleine Rampe, auf der nachfolgende Räder nach oben beschleunigt werden, um abermals mit Wucht in der Granulatschicht zu landen – diesmal allerdings eine »Wellenlänge« weiter vorn. Wieder entsteht nach einigen Überfahrten eine Delle und so weiter. Die anfänglich kleine Vertiefung vervielfältigt sich also allmählich und überzieht schon bald den ganzen ausgebesserten Bereich. Eine kleine Ursache führt in diesem Fall zu einer großen Wirkung – und das geradezu zwangsläufig.
Die Wellenlänge des Granulatmusters beträgt etwa 30 cm. Ich habe mir die Mühe gemacht, an mehreren Stellen zu messen und habe mit geringer Streuung stets diesen Wert ermittelt.
Wer es etwas genauer wissen will, schaue sich einen früheren Beitrag an, in dem insbesondere die Waschbrettpisten beschrieben werden, die man zuweilen auf unbefestigten Wegen vorfindet.

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.

Reparationen

Ohne Worte

Fenstergeschichten in Blautönen

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

Ein Lichtblick im Schatten

H. Joachim Schlichting. Physik in unseer Zeit 52/4 (2021), S. 204

Ein Stein, der unter Wasser in einen Schatten gerät, reflektiert blaues Himmelslicht.

In der Badesaison können wir ein optisches Phänomen beobachten, über das sich genauer nachzudenken lohnt. Dazu stellen wir uns vor, dass eine Person bis zur Taille im klaren Wasser steht und auf die Kaustiken schaut, die durch die Wellen auf dem Sandboden projiziert werden.

Auf dem Foto in der oberen Abbildung sieht man den Schatten dieser Person auf dem Boden des Gewässers. Die Schattenränder erscheinen wegen der Unebenheit des Bodens und vor allem der welligen Wasseroberfläche mehr oder weniger stark deformiert. Die Kaustiken reichen aufgrund der Brechung des Lichts an der gewellten Wasseroberfläche teilweise bis in den Bereich des geometrischen Schattens hinein, der ansonsten weitgehend dunkel ist. Da das in den Kaustiken fokussierte Licht an anderen Stellen fehlt, erscheinen diese Bereichen dunkler, obwohl der Boden aus typisch hellem gelben Sand besteht.

Schaut man sich das Foto genauer an, so entdeckt man einen blauen Fleck im Bauchbereich des Schattens, der im Kontrast zum dunklen Schatten zu leuchten scheint. Dabei handelt es sich nur um einen auf dem Grund liegenden Stein (untere Abbildung). Auf den ersten Blick erscheint es äußerst rätselhaft, dass der Stein überhaupt im Schattenbereich zu sehen ist, also mehr Licht ausstrahlt als die Umgebung. Da der bei Tageslicht weiß erscheinende Stein (Abbildung 3) kaum selbstleuchtend sein dürfte, kann das Licht nur vom blauen Himmel stammen. Anders als das Sonnenlicht hat dieses ja von den Seiten freien Zugang zum Stein und wird entsprechend von diesem reflektiert.

Bei diesen beiden Steinen im Sonnenlicht unter Wasser erkennt man rechts unten die für den Effekt wichtige weiße Farbe des Steins.

Hier ergibt sich fast zwangsläufig die Frage, warum der sandige Untergrund nicht ebenfalls eine blaue Färbung annimmt. Im Sonnenlicht, das alle Spektralfarben enthält, erscheint der Sandboden gelb, weil er vor allem die Komplementärfarbe, also blaues Licht absorbiert. Das blaue Himmelslicht wird daher weitgehend vom Sandboden absorbiert, sodass dessen diffuse Reflexion kaum zur Aufhellung des solaren Schattenbereichs beiträgt.

Der weiße Stein, der so gut wie alle Farben, also auch das Blau, reflektiert, erscheint demgegenüber im Vergleich zur Umgebung stark aufgehellt. Hinzu kommt, dass er merklich über den flachen Grund hinausragt und daher vor allem an den Seiten aufgehellt wird.

.

.

Die Fotos stammen aus einem Beitrag von Gerda Kazakou. Ich bedanke mich für die Abdruckgenehmigung.


Von heute an nehme ich wieder mal eine Auszeit in der netzfreien Zone und kann wEder auf kommentare reagieren noch Gegenbesuche abstatten. Ich habe aber mit einigen Posts in dieser Zeit vorgesorgt 🙂

 

Eine Trinkflasche mit Regenbogenambitionen

Eine transparente Plastiktrinkflasche steht auf der Fensterbank im Sonnenlicht. Dieses fällt etwas nach links verschoben von vorn oben ein. Abgesehen von einer intensiven Lichtstreuung im oberen Bereich der Flasche, die so intensiv ist, dass die Details überstrahlt werden, fallen einige spektralfarbene Streifen auf.

Zum einen fällt ein regenbogenfarbiger Teilkreis auf ein Blatt weißes Papier, das ich der besseren Sichtbarkeit vor mir auf den Schreibtisch gelegt habe. Er entsteht dadurch, dass das Licht beim schrägen Auftreffen auf die Wasseroberfläche in der Flasche gebrochen wird. Die gerundete Wasserschicht wirkt gewissermaßen wie ein Prisma, durch das das weiße Licht zum Einfallslot hin gebrochen wird und zwar zunächst beim Auftreffen auf das Wasser und anschließend beim Verlassen des Wassers. Weil es dabei auf eine kreisrunde Front trifft wird es nicht nur nach unten, sondern auch zur Seite abgelenkt. Dadurch ergibt sich in der Projektion auf dem Tisch, ein runder Lichtstreifen, der länger ist als der Querschnitt der Flasche.

Da der Brechungsindex nicht nur vom brechenden Material, dem Wasser, abhängt, sondern auch von der Wellenlänge des Lichts, wird das Licht unterschiedlicher Wellenlängen unterschiedlich stark gebrochen: kurwelliges Licht (vor allem Blau) wird stärker (zum Einfallslot hin) gebrochen als langwelliges (vor allem Rot). Daher liegt der rote Streifen außen und der blaue innen. Ganz sauber gelingt die Aufspaltung in Farben nicht, weil die Kunststoffwand der Flasche nicht ganz homogen ist.

Zum anderen beobachtet man zwei spektralfarbene Streifen auf dem unteren Teil des Fensterrahmens. Sie kommen dadurch zustande, dass das unterhalb der Wasseroberfläche einfallende Sonnenlicht zunächst gebrochen und dadurch nicht nur zum Einfallslot hin abgelenkt, sondern auch spektral zerlegt wird. Anschließend trifft das sich auf diese Weise verjüngende Lichtbündel auf die Innenwand der Flasche (auf die man blickt), wird dort teilweise reflektiert und schließlich beim Wiederaustritt aus der rückwärtigen Wand der Flasche abermals gebrochen. Dabei tritt wie bei der Entstehung eines Regenbogens in einem Wassertropfen eine deutliche Verstärkung des Lichts auf, so dass zu jeder Seite bei einem bestimmten Winkel ein farbiger Streifen zu sehen ist. Jenseits dieses Winkels kommt kein Licht mehr an. Die im übrigen Bereich gebrochenen farbigen Lichtstrahlen mischen sich wieder zu weißem Licht. Wir haben wir es also hier mit einem regenbogenartigen Phänomen zu tun, das wegen der Zylindergeometrie der Flasche jedoch nur auf eine Ebene beschränkt ist.

Schließlich sieht man innerhalb der Flasche noch so etwas wie ein helles Rechteck. Es kommt dadurch zustande, dass ein Teil des durch die Flasche hindurchstrahlenden Lichts  beim Durchgang durch die Kunststoffwand teilweise an Inhomogenitäten des Materials gestreut und gebrochen wird. Es gelangt auf diesem Wege ins Auge des Betrachters gerät und wird sichtbar.

Das Licht im Wasser

Kurz nach der Ankunft in der fremden Stadt erlebe ich die hereinbrechende Dunkelheit als passenden Abschluss der hinter mir liegenden langen Reise. Der Himmel ist mit einem dunklen Wolkenband zugezogen. Die ersten Lichter der Straßenbeleuchtung und der Autos blinken wie kleine Nadelstiche auf. Dann plötzlich flammt der bis dahin kaum noch zu erkennende Fluss über die gesamte überschaubare Länge leuchtend hell auf, so als würde er innerlich zu glühen beginnen.
Erst durch einen Blick nach oben komme ich in die Wirklichkeit zurück. Die Wolkenwand ist an einer Stelle aufgebrochen und die tief stehende Sonne zeigt sich noch einmal auf diese spektakuläre Weise. Diese Szene hat sich tief in meine Erinnerung eingeschrieben.
Das Foto ist nur der sichtbare Ausdruck des Geschehens, das sich aus der physikalischen Perspektive folgendermaßen darstellt: Wenn Licht auf eine Wasserfläche trifft, dringt ein Teil in das Wasser hinein. Ein anderer Teil wird gemäß Einfallswinkel gleich Reflexionswinkel vom Wasser reflektiert und zwar mit einer umso größeren Intensität, je flacher das Licht auf die Wasserfläche auftrifft. Wäre der Fluss spiegelglatt (sic!) würde man die Sonne an einer bestimmten Stelle im Wasser spiegelnd reflektiert sehen, nämlich dort wo der Reflexionswinkel gerade mit meiner Beobachtungsposition übereinstimmt. Da die Oberfläche des Wassers aber eine gewisse Welligkeit aufweist, wird das Licht den unterschiedlichen Wellenneigungen entsprechend in verschiedene Richtungen reflektiert. Das kennen wir beispielsweise von der Lichtbahn auf dem Wasser des Meeres, den die tiefstehende Sonne zum Beobachter hin auf dem Wasser entstehen lässt. Genau das ist auch hier der Fall. Die Lichtbahn (auch Schwert der Sonne genannt) ist offenbar breiter als der Fluss, sodass so gut wie keine dunklen Bereiche übrig bleiben und der Fluss in der überschaubaren Länge im Licht erstrahlt.

Wege 19: Ein Weg braucht kein Wohin

fühlst du nicht, dunkel zwar, doch ebenso tief vielleicht wie ich, daß in diesen Begegnungen ein hoher Grad von Wirklichkeit sich manifestiert und gleichzeitig eine Art Durchlaß, ein Weg sich öffnet für unseren Blick? Es muß doch einen Grund geben für unser Glück unter diesen Bäumen. Für heute nur dieses Wenige noch, bis auf weiteres, so einfältig und ungewiß wie alle Aussagen unserer Stimme tief innen, dies: daß die Bäume in meinen Augen die ersten Diener des Lichtes sind und daß, infolgedessen, wenn du mir diese Torheit durchgehen läßt, der Tod unsere Tage erhellt, wenn wir uns unserem Gespensterdasein entreißen.*

Das Foto zeigt einen einsamen, geraden, endlosen, weitgehend zugewachsenen Weg schnurstracks auf den Horizont zulaufend kurz nach Sonnenaufgang in der Krummhörn (Ostfriesland). Die vertrockneten und geblichenen Schilfhalme, die noch aus dem Vorjahr stammen und die Schlote zu beiden Seiten des Weges säumen, reflektieren fast alle Wellenlängen des Lichts und erstrahlen daher im Rot der noch tiefstehenden Sonne.

.

.

.

* Philippe Jaccottet. Der Spaziergäng unter den Bäumen. Zürich, Köln 1981. S.: 74

Ein scheinheiliger Heiligenschein auf dem Pflaster

Kaum klingt die Häufigkeit der Coronen etwas ab, häufen sich schon die Heiligenscheine, auch wenn sie meist scheinheilig sind. Vor ein paar Tagen war es der Heiligenschein gepaart mit den gleichzeitigen Auftreten eines Doppelschattens und nun haben wir den Fall einer urbanen Glorie.
Normalerweise zeigt sich ein Heiligenschein auf einer feuchten Wiese bei tiefstehender Sonne, also eher in freier Natur. Doch inzwischen wird die darin zu sehende Diskretion immer mehr aufgegeben. Karl Bicker, einem Leser meiner Kolumne in Spektrum der Wissenschaft, hat sich sein Heiligenschein nunmehr auch in urbanem Umfeld offenbart (siehe Foto).
Er ist etwas exzentrisch geraten, wenn man ihn mit den Heiligenscheinen der Heiligen vergleicht, wo sich der Kopf meist schön in der Mitte befindet, aber ansonsten ist er perfekt und schön anzusehen.
Soweit die Fama, jetzt die Physik: Auf dem Foto handelt sich wirklich um einen Heiligenschein. Aber anders als der Heiligenschein auf der feuchten Wiese wird er in diesem Fall nicht durch Wassertröpfchen hervorgebracht, sondern durch winzige Glas- oder Plexiglaskügelchen, die – so vermute ich – entweder durch Sandstrahlarbeiten oder durch die Herstelllung von Straßenmarkierungen in der Nähe hierher gelangt sind. Denn wenn verschmutzte Fassaden mit Sandstrahlen gesäubert werden, so werden dabei keine Sandkörner verwendet, sondern Glaskügelchen, die gegen die Fassade geschossen werden. Und bei Straßenmarkierungen werden Kunststoff- oder Glaskügelchen in die obere Schicht der Farbe gegeben, damit das Licht eines Fahrzeugs von diesen Kügelchen zurückgestrahlt wird. Dadurch erlangen die Markierungen eine wesentlich höhere Sichtbarkeit.
Bei solchen Arbeiten kann es vorkommen, dass die winzigen (bis zu Bruchteilen eines Millimeter kleinen) Perlen auch dorthin gelangen, wo sie eigentlich nicht benötigt werden. Und da diese kleinen Leuchtsphären ansonsten kaum wahrzunehmen geschweige denn zu beseitigen sind, verbleiben sie dort und irritieren die Menschen bzw. verführen sie zu der Ansicht, einen Heiligenschein zu besitzen. Allerdings ist dazu auch noch der Sonnenschein nötig, damit sich die heilige bzw. genauer: scheinheilige Person als solche erkennt.
Der abgebildete Heiligenschein ist sichtlich etwas verrückt, denn der Schattenkopf liegt nicht im Zentrum. Das liegt daran, dass es sich auf dem Foto in Wirklichkeit nur um den Heiligenschein der Kamera handelt. Und die wurde eben nicht genau zentrisch vors Gesicht gehalten. Aber was hießt hier „nur“. Dass eine Kamera nun auch schon einen Heiligenschein besitzt, selbst eine Smartphonekamera, ist ein weiteres Wunder. Es ist sogar noch wunderbarer: Den eigenen Heiligenschein kann kein anderer je zu Gesicht bekommen. Umgekehrt gilt allerdings dasselbe.
Vergleicht man diesen Heiligenschein auf dem Pflaster mit dem auf der feuchten Wiese, so erkennt man einen weiteren Unterschied. Die mit Glas- oder Kunststoffkügelchen hervorgebrachte Aufhellung um den Kopf des Betrachters ist mit einem regenbogenfarbigen Rand umgeben. Dies weist auf einen Unterschied in der Entstehung hin. Während der Heiligenschein auf der Wiese vor allem durch das von den Grashalmen fokussierte und teilweise in die Wassertropfen reflektierte Licht hervorgebracht wird, geht die durch die Kügelchen produzierte Aufhellung vor allem aus dem „Umlauf“ des Lichts innerhalb der Kügelchen hervor. Wie beim Regenbogen wird der Anteil der in die Kügelchen hinein gebrochenen Lichtstrahlen, der an der Innenseite der Rückwand reflektiert wird anschließend teilweise wieder aus den Kügelchen heraus gebrochen. Dabei wird das weiße Licht in seine Spektralfarben zerlegt (Dispersion). Zusammen mit einer kaustischen Konzentration der Strahlen im „Regenbogenwinkel“ kommt es zu der auffällig deutlichen regenbogenartigen Umrandung der Aufhellung. Damit ist dieser „Heiligenschein“ auch noch eine Art trockener Regenbogen.

Doppelschatten und Heiligenschein

Wer an einem kühlen Morgen unterwegs ist, wenn die Wiesen und Büsche noch vom Tau benetzt sind, hat vielleicht das Glück seinen Schattenkopf von einem Heiligenschein umkränzt zu erleben. Wer noch mehr Glück hat, wie es mir ergangen ist (siehe Foto), findet sich auch noch seinen Schatten verdoppelt. Leider ist der zweite Schatten, den man oberhalb des ersten Schattens sieht, ohne Heiligenschein. Ob das vielleicht daran liegt, dass man eine helle und eine dunkle Seite in sich trägt?

Wasserstrahlen zwischen Oszillation und Zerfall

H. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaft 6 (2021), S. 66 – 67

Wohl ist alles in der Natur Wechsel,
aber hinter dem Wechselnden ruht ein Ewiges.

Johann Wolfgang von Goethe (1749–1832)

Flüssigkeiten, die flach aus einem Auslass stürzen, pendeln zwischen zwei Zuständen hin und her. Sie verdrillen sich und gehen schließlich in einzelne Tropfen über.

Weiterlesen

Rätselfoto des Monats Juni 2021

Warum erscheint das Spiegelbild der weißen Fontänenspitze rot?

 


Weiterlesen

Ein Knopf auf dem Pranger

Als sich der Knopf vom Hemd löste und trotz seiner Winzigkeit geräuschvoll über den Fliesenboden rollte, aber leider verstummte bevor er akustisch zu orten war und ich daher auf den Knien robbend den Winzling einzufangen versuchte, wusste ich noch nicht, auf was ich mich da eingelassen hatte. Denn eigentlich hatte ich besseres zu tun.
Als ich ihn dann endlich unter dem Tisch fand und die Höhe bzw. die Niedrigkeit des Tisches falsch einschätzend mir auch noch den Kopf stieß, was zum Glück rein akustisch einen größeren Schmerz erwarten ließ als dann tatsächlich fühlbar wurde und ich mir in diesem Moment gleichzeitig ausmalte, welch lächerliche Figur ich in dieser Situation wohl für einen außenstehenden Beobachter abgeben würde, hatte ich wegen des geringen Schmerzes und des abwesenden Beobachters – gewissermaßen aus der positiven Differenz zwischen dem möglichen und dem tatsächlichen Ungemach – ein relativ gutes Gefühl.
Mit einer gewissen Genugtuung legte ich den fiesen Knopf auf den Schreibtisch und machte mich daran mit der unterbrochenen Arbeit fortzufahren. Doch irgendwie konnte ich mich jetzt des Eindrucks nicht erwehren, dass ich vom Knopf beobachtet würde und das auch noch in einer von mir in dieser Situation als impertinent empfundenen Art eines schwebenden Zustands. Ich rächte mich damit, dass ich ihm ein weißes Blatt Papier unterschob, ihn fotografierte und hiermit an den Pranger stelle. Er nimmt es, wie man sieht, gelassen.

Seine hellen Mund- und Nasenpartien, sowie das Schweben teilweise über dem eigenen Schatten lassen sich allerdings physikalisch erklären.

Wolken – Gedanken des Himmels

An die Wolken

Und immer wieder,
wenn ich mich müde gesehen
an der Menschen Gesichtern,
so vielen Spiegeln
unendlicher Torheit,
hob ich das Aug
über die Häuser und Bäume
empor zu euch,
ihr ewigen Gedanken des Himmels
.

Und eure Größe und Freiheit
erlöste mich immer wieder,
und ich dachte mit euch
über Länder und Meere hinweg
und hing mit euch
überm Abgrund der Unendlichkeit
und zerging zuletzt
wie Dunst,
wenn ich ohn Maßen
den Samen der Sterne
fliegen sah
über die Äcker
der unergründlichen Tiefen.

Christian Morgenstern (1871-1914)

.

.

Siehe auch: Die wunderbaren Wolken und Seht Ihr die Wolke dort.

Schräge Lichtsäule

Gestern Morgen bei Sonnenaufgang erhob sich am Horizont eine prominente Lichtsäule (Foto). Sie stand oberhalb der Sonne, auch wenn diese hier nicht mehr zu sehen war, nachdem ich von einer höheren in eine tiefere Position gegangen war. Aus der jetzigen Beobachterposition befindet sich die Sonne unterhalb des Horizont. Diese Lichtsäule weist eine Besonderheit auf, die ich bisher so noch nicht beobachtet habe – sie ist schief. Wie so oft in solchen Situationen hatte ich meinen Fotoapparat nicht dabei und musste mit dem Handy und den entsprechenden Qualitätseinbußen Vorlieb nehmen. Doch ehe ich soweit war, machte sich die Lichtsäule daran, sich klanglos zu verdünnisieren. Ich erwischte fotografisch nur noch einen Zipfel des Eindrucks, der mich vielleicht eine Moment zulange gefangen gehalten hatte.
Wie bereits anlässlich früherer Beobachtungen von Lichtsäulen skizziert wurde (z.B. hier und hier und hier und hier), kommen sie durch senkrecht sinkende, waagerecht ausgerichtete, hexagonale Eisplättchen zustande, an deren Unterseite das Sonnenlicht spiegelnd reflektiert und ins Auge des Betrachters oder ins Objektiv der Kamera gelangt. Nach dem Reflexionsgesetz: Einfallswinkel = Reflexionswinkel dürften jedoch nur die Plättchen, die den passenden Winkel haben, sich also auf einer ganz bestimmten Höhe befinden, dafür in Frage kommen. Doch dann wären sie wegen der Winzigkeit des Effekts wohl kaum zu sehen. Entscheidend für die Sichtbarkeit der Säule sind vielmehr schwankende Bewegungen, die die sinkenden Plättchen während des Sinkens um die Waagerechte ausführen. Auf diese Weise sieht man auch Licht von höher oder tiefer gelegenen Plättchen (siehe Grafik), sodass insgesamt der Eindruck einer vertikalen Lichtsäule entsteht.
Das erinnert an das Schwert der Sonne (Lichtbahn, Glitterpfad) auf dem welligen Wasser bei tiefstehender Sonne, das ja auch durch die Abweichungen der Reflexion des Sonnenlichts auf dem Wasser entsteht, indem viele Wellenflanken, deren Winkel ein wenig von der Waagerechten abweichen, Licht in die passende Richtung reflektieren. Bei spiegelglatter Wasseroberfläche würde man indessen nur an einer Stelle die reflektierte Sonne sehen. Das Schwanken der Plättchen ist im Übrigen auch für andere Haloerscheinungen zum Beispiel für die Untersonne und Nebensonne verantwortlich.
Eine konkrete Anschauung vom Verhalten eines einzelnen sinkenden Eisplättchens kann man sich beispielsweise dadurch verschaffen, dass man eine Spielkarte waagerecht ausgerichtet zu Boden fallen lässt. Auch sie schwankt während des Falls ein wenig um die Horizontale.
Eine Lichtsäule ist normalerweise senkrecht oberhalb und manchmal auch unterhalb der Sonne oder einer anderen Lichtquelle zu sehen. Im vorliegenden Fall (siehe Foto) ist die Säule leicht schräg orientiert. Für diese Ablenkung aus der Vertikalen vermute ich starke Winde, die die die Fläche der Eiskristalle mit in der Höhe steigender Windstärke im Mittel in eine „Schräglage“ versetzen. Außer dem Wetterbericht, der für den Beobachtungsbereich von stärkeren Winden spricht, kann ich für diese Vermutung nur auf vergleichbare frühere Beobachtungen verweisen:*
_________________________________________________________________________________

* K. Lenggenhager. Seitlich verschobene, umschriebene Halostücke,schräig ovaler Halo und schräge Lichtsäulen Arch. Met. Geoph. Biokl., Ser. A, 26,275-282 (1977)

Du sollst dir kein Bildnis machen

Was unterscheidet den auf dem Foto zu sehenden, auf einer nicht ganz ruhigen Wasseroberfläche spiegelnd reflektierten Menschen? Ihr sagt: Ich sehe nur die Reflexion des Menschen und das sei ein Unterschied zur direkten Ansicht. Doch wie ist es mit einem Objekt, das ich durch aufsteigende warme Luft hindurch sehe, wie es zuweilen bei einer aufgeheizten Straße oder bei einem Feuer beobachtet werden kann? Es erscheint durch die Brechung des Lichts in der heißen Luft noch stärker verzerrt als der im Wasser gespiegelte Mensch. Sehe ich ihn nicht direkt? Denn Luft ist auch zwischen ihm und mir, wenn er mir näher und weniger verzerrt ist. Weiterlesen

Tanzende Wintermücken

Vor einiger Zeit als es noch so richtig kalt war, habe ich mich über die tanzenden Mückenschwärme gewundert. Ich sah sie mit Bewusstsein wohl zum ersten Mal, obwohl meine Netzhäute in den vielen vorangegangenen Wintern mit Sicherheit auch von diesem Naturphänomen belichtet wurden, aber es stand kein aufmerksamer Beobachter dahinter. Nun steht er dahinter und wundert sich trotzdem. Diesmal nicht wegen der Kälte, sondern wegen des Windes. Denn auch an diesen Aprilwettertagen – mal Sonne mal Regen, mal Wind, mal Windstille machen sie sich durch ihre unermüdlichen Tänze bemerkbar. Wenn sich dann die Dunkelheit von der letzten Regenwolke noch nicht ganz verzogen hat, aber die Sonne bereits wieder ein Strahlenbündel durch eine Wolkenlücke schickt, reflektieren die Mückenflügel das Licht mit auffälliger Intensität. Dadurch sehen die Mückentänze zuweilen wie rhythmisch bewegte, irgendwie miteinander korrelierende Lichtpunkte aus.
Nach welcher Choreographie geschieht das?

Wo bleiben die Gesichter?

Zu Zeiten, in denen man nur maskierte Gesichter zu Gesicht bekommt, wird die Sensibilität für das Vermisste und Zurückgesehnte derart verfeinert, dass man sie schließlich überall sieht und sei es in einer noch so winzigen Blase. Damit wird vermutlich auch das Gefühl von vielen von uns zum Ausdruck gebracht, in einer Blase zu leben. Denn nur unter diesen Bedingungen kann man zur Zeit ohne Maske so sein wie man ist.

Leuchtende Lampions in den winterlichen Bäumen

Die ansonsten nicht gerade zimperliche Waldrebe überrascht durch ihre filigranen, silberfarbenen Samenstände, die besonders in der farbarmen Winterzeit auffallen. Jedes Früchtchen ist mit einem Federschweif ausgestattet, der als Flugorgan zur Ausbreitung durch den Wind dient.
Wenn sich wie in den vergangenen Tagen, die tiefstehende Sonne in den Schweifen verfängt, leuchtet der ganze Samenstand wie ein Lampion, indem das Licht an den zahlreichen feinen Filamenten gestreut wird (Fotos). Weiterlesen

Sie konnten zueinander nicht kommen…

Während die schemenhaft zu erkennenden Blätter auf dem Grund des Teiches bereits seit längerem ihrer natürlichen Bestimmung nachgehen, nämlich sich zu zersetzen, warten zwei zu spät gekommene Blätter gewissermaßen vor der Tür. Sie waren zu spät dran und inzwischen hat sich eine Eisschicht dazwischen geschoben, die die Vereinigung verhindert. Im Moment können sie mit ihren Schicksalsgenossen nur mit Abstand kommunizieren. Aber warum sollte es ihnen besser gehen als uns Menschen.
Aber eigentlich wollte ich nur eine, wie ich finde, naturschöne Situation zeigen. Die Eisschicht ist übrigens durch eingefrorene Schneeflocken wie Strukturglas modelliert. Der schwache Grau-Blauschimmer reflektiert den bedeckten Himmel. Und nur dort, wo dieses „störende“ Licht durch den Schatten eines Baumes abgeblockt wird, schafft es das von den Untergrundblättern ausgehende Licht einen schemenhaften Eindruck auf unserer Netzhaut zu hinterlassen.

Reflexionen im und um den Schnee

Um zu begreifen, dass der Himmel überall blau ist,
braucht man nicht um die Welt zu reisen.

Johann Wolfgang von Goethe (1749 – 1832)

Die Ausbeute an Phänomenen war in dieser kurzen aber heftigen Schneeperiode, wie wir sie hier seit Jahrzehnten nicht hatten derart groß, dass ich auch in dieser Tauphase noch einiges nachtragen möchte. Weiterlesen

Tapetum lucidum – Von leuchtenden Augen und strahlendem Blick

Als ich gestern Morgen im spärlichen Licht einer kleinen Stirnlampe im Wald spazieren ging, leuchteten mir aus der Dunkelheit zwei intensiv strahlende kleine Lichter entgehen. Nachdem sich mein Schreck offenbar auf den Lichtträger übertragen hatte und dieser mit einem Rascheln verschwand, war mir klar, dass es ein Tier gewesen sein musste, dessen Augenpaar leuchtete. Bei unserer Katze und unserem Hund hatte ich es öfter wahrgenommen.
Das Licht wird nicht in den Augen erzeugt, sondern stammt von einer äußeren Lichtquelle. Diese beleuchtet die Augen des Tieres, sodass das Licht auf die Netzhaut und durch diese hindurch auf eine spezielle Schicht, das sogenannte Tapetum cellulosum lucidum auftrifft und von dort auf effektive Weise spiegelnd reflektiert wird. Dafür sind je nach Tierart  Zink-Cystein, Salze und Farbpigmente verantwortlich. Bei unserer Tieren strahlten die Augen vor allem in Grün- und Blautönen (siehe Foto).
Nur dadurch dass die Stirnlampe sich dicht bei meinen Augen befand, konnte das reflektierte Licht in meine Augen gelanden und ich die leuchtenden Augen des Tieres sehen.
Weiterlesen

Farbenpracht zum 4. Advent durch einen Blick in die Röhre

In die Röhre zu blicken ist gemeinhin negativ konnotiert. Mit dem heutigen Foto zeige ich ein Beispiel, in dem das nicht so ist. Wir blicken in eine Röhre an deren entgegengesetzten Ende sich eine Blume befindet. Da die Röhre innen verspiegelt ist – sie besteht aus einer zusammengerollten Spiegelfolie – wird das von der Blume ausgehende Licht an der inneren Wandung der Röhre gespiegelt, und die Spiegelungen werden wieder gespiegelt und so fort.
Weiterlesen

Der Schatten des Lichts am 3. Advent

Man hört und liest immer wieder, dass Kerzenflammen keinen Schatten werfen. Das ist falsch, wie das Foto beweist. Hier steht eine brennende Kerze im Sonnenlicht und man sieht deutlich den Schatten der Kerzenflamme auf der inneren Leibung eines Fensters.
Der Schatten ist etwas kleiner als die Flamme, weil nur der innere Teil der Flamme, durch den glühende Kohlenstoffteilchen hindurchströmen, Sonnenlicht absorbiert. Der Außenbereich der Flamme ist hingegen weitgehend lichtdurchlässig.

 

 

Wie kommt es, dass der Schatten einen geraden Docht zeigt, und warum ist er im Original gekrümmt?

Rätselfoto des Monats Dezember 2020

Wie kommt es zu der doppelten Abbildung der Fenster?

.


Erklärung des Rätselfotos des Monats November 2020

Frage: Was haben Schneebeeren mit Schnee gemeinsam?

Antwort: Schneebeeren sind weiß und erinnern dadurch an den Schnee, mit dem sie die Farbe teilen. Die Namensgebung ist auch deshalb gerechtfertigt, weil die Beeren außer durch die Farbe weitere Bezüge zum Schnee haben.  Zum einen bleiben bis in den Winter hinein an den Ziersträuchern gleichen Namens (bot. Symphoricarpos albus) hängen. Auch wenn die Winter in unseren Breiten immer schneeärmer zu werden drohen, erinnern sie uns an die Farbe des Schnees.
Als Kinder hatten wir unseren Spaß mit den weißen Früchten. Wenn man sie zwischen Daumen  und Zeigefinger zerquetscht oder sie mit dem Fuß zertritt, geben sie einen vernehmlichen Knall von sich. Zum Knallen können sie sogar dadurch gebracht werden, dass man sie auf den Boden schleudert. Wir nannten sie wegen der Ähnlichkeit zum damals für Kinder zulässigen Silvesterknaller auch Knallerbsen.
Zum anderen verweisen die Schneebeeren mit ihrer weißen Farbe nicht nur äußerlich auf den Schnee. Auch die Farbentstehung ist in beiden Fällen ganz ähnlich. Die Frucht besteht nämlich wie der Schnee zum Teil aus luftgefüllten Hohlräumen. Das merkt man auch daran, dass sie im Vergleich zu gleich großen anderen Früchten äußerst leicht ist.
Wenn Licht in diese Hohlräume hinein gebrochen wird und dann auf das optisch dichtere Medium trifft, wird es vom Einfallslot weg gebrochen. Das führt ab einem bestimmten Einfallswinkel dazu, dass die gebrochenen Strahlen gar nicht mehr in die feste Substanz eindringen, sondern total reflektiert werden – das Licht wird also wie an einem Spiegel so gut wie unverändert zurückgeworfen. Abgesehen von geringen Absorptionsverlusten bei weiteren Reflexionen verlässt das Licht nur wenig geschwächt die Beere. Allerdings wird es der jeweiligen Form der Grenzflächen und der Zahl der Reflexionen entsprechend in verschiedene Richtungen reflektiert, sodass das einfallende Licht zu einem diffusen Weiß gemischt wird – der Farbe in der die Beere dann erscheint.
Wenn man die Schneebeere knallend zerdrückt, entweicht die Luft und wird durch die wässrige Substanz ersetzt. Sie erscheint dann glasig und teilweise bräunlich verfärbt. Die Luft ist also raus und damit die Luftnummer beendet.
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 zwischen die Verästelungen der Eiskristalle und wird beim Wiederaustritt an der Grenzfläche zu den lufterfüllten Zwischenräumen oberhalb des kritischen Winkels total reflektiert. Daher ist eine wesentliche physikalische Ursache der weißen Schneebeere dieselbe wie die des weißen Schnees.
Bei vielen weißen Blüten, zum Beispiel beim Buschwindröschen spielt die Totalreflexion ebenfalls eine wichtige Rolle.
Manchmal führt die Totalreflexion zu recht merkwürdigen Effekten, wie man sie beispielsweise beim Eindringen eines Laserstrahls in eine dünne Wasserschicht beobachten kann.

Heute morgen begrüßte mich der Mond in Begleitung von Venus

Heute Morgen gegen 6:30 Uhr begrüßt mich der bis auf eine kleine Sichel geschrumpfte Mond gemeinsam mit Venus. Die Sonne, von der selbst noch nichts zu sehen ist, strahlt ihn fast von hinten an, sodass man nur den Rand erleuchtet sieht. Übermorgen fällt ihm die Sonne ganz in den Rücken, dann können wir nur noch ahnen – oder wer es genauer wissen will – berechnen, wo er sich gerade rumtreibt. Man spricht dann von Neumond, weil er in einen neuen Zyklus zunehmender Beleuchtung eintritt und uns beginnend mit einer nunmehr umgekehrt gekrümmten Sichel durch den „Monat“ führt. Weiterlesen

Rätselfoto des Monats November 2020

Was haben Schneebeeren mit Schnee gemeinsam?

Weiterlesen

Schwelgen im Blau

Blau, ein Amalgam, in dem sich das Beständige mit dem Beweglichen, die Erwartung mit dem Sprung mischt.*

Wie wir einen angenehmen Gegenstand, der vor uns flieht, gern verfolgen, so sehen wir das Blaue gern an, nicht weil es auf uns dringt, sondern weil es uns nach sich zieht.**


* Thierry Fabre (*1960), französischer Essayist
** Johann Wolfgang von Goethe (1749 – 1832)

Funkelndes Gras am Morgen

Wenn in diesen Tagen nach einer kalten Nacht die Grashalme unter der Last unzählicher Tautropfen ihr Köpfchen neigen, verwandeln sie wie zum Trotz die frühen Sonnenstrahlen in ein Meer von teils farbig glitzernden Lichtblitzen. Sie leuchten uns in blendender Helligkeit entgegen. Diese Helligkeit ist auch einer der Gründe dafür, dass sie sich nicht einfach fotografisch ablichten lassen. Als winzige Abbilder der Sonne auf winzigen Wassertröpfchen nehmen sie auf dem Chip der Kamera einen so kleinen Bereich ein, dass sie auf dem Foto kaum zu sehen sind. Insbesondere reicht die Helligkeit nicht aus, die schönen Farben wiederzugeben.
Eine Möglichkeit dennoch einen Eindruck von dem Phänomen zu geben, besteht darin bewusst unscharf zu fotografieren. Dadurch werden die Lichtflecken auf eine größer Fläche abgebildet und gegebenenfalls sichtbar (Fotos durch Klicken vergrößern).
Die von den Lichtstrahlen getroffenen Tröpfchen reflektieren teilweise das Licht direkt. Der in den Tropfen eindringende Teil des Lichts, wird wie mit einem Prisma gebrochen und in Farben zerlegt. Sofern das nach neuerlicher Reflexion und Brechung Licht wieder aus dem Tropfen herauskommt und in unsere Augen gelangt, leuchtet es in einer der Spektralfarben. Der Vorgang ist der gleiche wie bei der Entstehung des Regenbogens. Allerdings sind die Tropfen durch ihre Fixierung auf den Grashalmen teilweise derart stark deformiert, dass die Farben sehr unkoordiniert in unsere Augen gelangen, sodass kein ordentlicher Bogen entstehen kann.

Rätselfoto des Monats September 2020

Welche physikalischen Vorgänge führen zu diesen Strukturen?


Erklärung des Rätselfotos des Monats August 2020

Frage: Was passiert hier?

Antwort: Das Foto ist an sich nicht manipuliert, es wird hier nur kopfstehend präsentiert, um das Rätsel auf dem Foto noch etwas zu vertiefen. Dreht man das Foto richtig herum, so erkennt man, dass es sich bei den Bäumen um Reflexionen im Wasser handelt. Indem ein Stein ins Wasser geworfen wurde, machten sich von der dadurch bewirkten Störung der Wasseroberfläche Ringwellen auf den Weg zum Ufer. Das durch die Störung erzeugte Wellenpaket enthält anschaulich gesprochen zahlreiche Wellen, die sich nach dem Ereignis nach Wellenlängen sortieren. Die Wellen mit der größeren Wellenlänge haben eine größere Ausbreitungsgeschwindigkeit und eilen denen mit der jeweils kleineren Wellenlänge voraus. Das gibt dem Ringmuster einen ästhetischen Reiz, der allerdings erst dadurch sichtbar wird, dass das von den umstehenden Bäumen auftreffende Licht den Deformationen der Wasseroberfläche entsprechend reflektiert wird.
In der Mitte sieht man den Reflex eines Baumstamms, dessen quer über das Ringsystem verlaufender Reflex dem Auf- und Ab der Wellen entsprechend als Schlangenlinie erscheint. Der Eindruck der schüsselförmigen Vertiefung des Ringsystems ist eine optische Täuschung aufgrund des umgedrehten Fotos. Denn dadurch wird insbesondere die Perspektive umgekehrt.

 

Rätselfoto des Monats August 2020

Was passiert hier?

 


Erklärung des Rätselfotos des Monats Juli 2020

Frage: Welche Naturphänomene sind auf dem Foto zu erkennen. In welche Himmelsrichtung blickt man?

Wir befinden uns auf der Kanareninsel Gran Canaria und blicken auf den westlichen Morgenhimmel. Der (nahezu) volle Mond ist noch nicht untergegangen und die ihm fast gegenüberliegende Sonne ist gerade aufgegangen. Obwohl man die Sonne nicht direkt sieht, macht sie sich an den hellen Flecken bemerkbar, die auf der Sanddüne schemenhaft zu erkennen sind (Zum Vergrößern auf das Foto klicken). Es handelt sich um Möwen, deren weißes Gefieder das „frontal“ einfallende Sonnenlicht diffus reflektiert.
Überraschend erscheinen auf den ersten Blick vielleicht die leicht rötliche Dämmerungsfärbung am Horizont und die nur schwach ausgebildeten und daher leicht zu übersehenden Strahlen, die perspektivisch verkürzt auf einen Punkt hinter der Sanddüne zu konvergieren scheinen. Dämmerungsstrahlen können es nicht sein, denn die wären am östlichen Himmel zu sehen – dort wo die Sonne aufgeht.
Wir haben es mit einem morgendlichen Gegendämmerungsszenario zu tun. Da das Rot der untergehenden Sonne auch den gegenüberliegenden Horizont erreicht, kann man bei günstigen Bedingungen (Streuteilchen in der Luft) auch dort eine wenn auch schwache Dämmerung erleben.
Und woher kommen die Strahlen? Die Dämmerungsstrahlen, die vom Sonnenlicht hervorgebracht werden, wenn es durch Wolkenlücken bricht, hören nicht einfach irgendwo auf. Sie „laufen“ im Prinzip über den gesamten Himmel und sind unter guten Bedingungen (vor allem bei einer leicht dunstigen Atmosphäre) auch noch am gegenüberliegenden – in diesem Fall – westlichen Himmel zu sehen. Insofern sind es auch Dämmerungsstrahlen – man spricht von Gegendämmerungsstrahlen.
Frage: Gäbe es eine Möglichkeit, dieses Szenario von einem Sonnenuntergang zu unterscheiden, wenn man die Kenntnis der landschaftlichen Gegebenheiten außer Acht ließe?

Tautropfen als optische Linsen

Einige Tautropfen auf dem Schilfblatt werden von der tiefstehenden Sonne unter großem Einfallswinkel getroffen. Das Licht wird durch diese flüssigen Linsen auf einen Brennfleck fokussiert. Dort wo das Licht infolgedessen fehlt, verhält sich der Tropfen wie ein undurchsichtiges Gebilde und ruft einen Schatten hervor. Dieser bietet dem Brennfleck einen idealen Hintergrund, indem er den Helligkeitskontrast steigert und den Brennfleck noch prägnanter erscheinen lässt.
Weiterlesen

Wie macht der Kohlweißling sein Weiß?

Immer wenn ich den Kohlweißling (Pieris rapae) beobachte, bin ich von seinem makellosem Weiß und dem effektvoll kontrastierenden schwarzen Punkt auf seinen Flügeln beeindruckt. Nachdem ich mir an einigen anderen Beispielen (z.B. hier und hier) klar gemacht habe, dass hinter der Weißheit meist keine Licht absorbierenden Pigmente, sondern andere physikalische Vorgänge stehen, bin ich der Sache etwas auf den Grund gegangen.
Farben von Gegenständen entstehen dadurch, dass sie von weißem Licht, z.B. Sonnenlicht, bestrahlt werden, mit dem Licht in Wechselwirkung treten und die nicht absorbierten Anteile wieder ausstrahlen. Die Wechselwirkungen bestehen zum einen darin, dass Pigmente einzelne Wellenlangen des weißen Lichts absorbieren und die Komplementärfarbe als Farbe des Gegenstands wieder aussenden. Zum anderen können sie aber auch von der Struktur des Gegenstands mitbestimmt werden, indem das einfallende Licht durch Interferenz, Beugung und/oder Streuung modifiziert wird. Dabei spielen strukturelle Variationen der Materialien eine entscheidende Rolle.
Bei der Farbentstehung der Schmetterlingsflügel spielt die Struktur der Schuppen, die nach einem allgemeinenen Bauplan in einem mehr oder weniger regelmäßigen Muster angeordnet sind, eine wichtige Rolle.  Die Struktur der weißen Flügelschuppen des Kohlweißlings unterscheidet sich in charaktereistischer Weise von der anderer Schmetterlinge. An rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen* erkennt man, dass die Kreuzrippen dicht mit eiförmigen Perlen verziert sind. Diese Perlen streuen das einfallende Licht in alle Richtungen und erhöhen das Reflexionsvermögen der Flügel für alle Wellenlängen, sodass ein kräftiges Weiß entsteht (siehe untere Abbildung rechts). Im Bereich des charakteristischen schwarzen Flecks des Schmetterlings fehlen diese Perlen, sodass das einfallende Licht weitgehend absorbiert wird und er schwarz erscheint (untere Abbildung links).
Weitere Mechanismen für die Erzeugung der Farbe Weiß in der Natur findet man z.B. beim Schnee, der Blüte des Buschwindröschens und der Schneebeere.


Quelle
* Stavenga D.G., Stowe S., Siebke K., Zeil J. und Arikawa K.. Butterfly wing colours: scale beads make white pierid wings brighter. Proc. Roy. Soc. Lond. B 271 (1548), 1577–1584 (2004)

Rätselfoto des Monats Juli 2020

 

Welche Naturphänomene sind auf dem Foto zu erkennen. In welche Himmelsrichtung blickt man?


Erklärung des Rätselfotos des Monats Juni 2020

Frage: Wie kommt der Schatten in den Schatten?

Frage: Wie kommt der Schatten in den Schatten?
Antwort: Eines Abends bei schon tiefstehender Sonne entdeckte ich den eigenen Schatten innerhalb eines fremden Schattens, dem eines Gebäudes. Er war verständlicherweise allein schon aus Gründen des Kontrasts nicht besonders ausgeprägt aber gut sichtbar. Er fiel mir zunächst nicht direkt auf, sondern erst aufgrund der Koordination der Bewegungen meines vor mir hergeschobenen Erstschattens, mit zunächst nur schemenhaft aus dem Augenwinkel bemerkten Bewegungen innerhalb eines anderen Schattens.
Des Rätsels Lösung ist nicht mystisch, sondern physikalisch. Ich brauchte mich nur umzudrehen, um den Ursprung der Lichtquelle zu sehen, die meinen Zweitschatten bewirkte. Ich blickte in ein blendendes Fenster eines relativ weit entfernten Gebäudes. Das kommt insbesondere bei tiefstehender Sonne nicht selten vor. Seltener ist es jedoch, dass der Zweitschatten auf eine Projektionsfläche geworfen wird, die nicht von der wesentlich heller strahlenden Sonne direkt beleuchtet wird. Da würde die geringfügige Aufhellung durch das vom Fenster reflektierte Licht nicht zu sehen sein. Im vorliegenden Fall wird durch den Fensterreflex ein direkter Schatten etwas aufgehellt, sodass der Schatten meiner im Wege stehenden Person einigermaßen deutlich zu sehen ist.

 

Photoarchiv