//
Artikel Archiv

Reflexion

Diese Schlagwort ist 216 Beiträgen zugeordnet

Abstrakte Kunst auf dem Teich

Was hier wie ein modernes Kunstwerk daher kommt, ist eine ganz natürliche Situation. Sie zeigt die spiegelnde Reflexion eines aus quadratischen Elementen bestehenden Zauns, die sich wie Millimeterpapier auf das leicht gewellte Wasser eines Teichs legen. Die Wellen selbst sind als solche kaum zu erkennen; sie ergeben sich indirekt aus den deformierten Spiegelungen im Vergleich zum ungestörten Muster des Zauns. Weiterlesen

Werbeanzeigen

Rätselfoto des Monats Juni 2019

wasserwellenschwerter_p1030Wie kommt es zu der Karomusterung der Wasseroberfläche?


Erklärung des Rätselfotos des Monats Mai

Frage: Warum dominiert die Kreisförmigkeit?
Antwort: Die Blasen wurden auf der Wasseroberfläche in einer Regentonne beobachtet. Nachdem es aufgehört hatte zu regnen, tröpfelte das restliche Wasser noch eine ganze Zeit lang in die Tonne. Fast jeder Tropfen erzeugte dabei eine Blase. (Wie das möglich ist, kann man in einem früheren Beitrag nachlesen.) Es erscheint uns selbstverständlich, dass Blasen dazu tendieren, Kugelform bzw. auf dem Wasser das Zweitbeste, nämlich nahezu Halbkugelform anzunehmen.
Als Kugel nimmt die Seifenhaut die kleinste Fläche ein, um das gegebene Luftvolumen zu umschließen. Da zur Ausbildung der Seifenoberfläche Oberflächenenergie nötig ist, wird durch die kleinste Oberfläche die Oberflächenenergie minimiert. Dahinter steckt das Prinzip der Natur, unter den gegebenen Umständen so viel Energie wie möglich an die Umgebung abzugeben (2. Hauptsatz der Thermodynamik).
Wenn sich zwei Blasen zusammentun, ist die Vergrößerung der Oberfläche und damit der nötigen Grenzflächenenergie kleiner als die Summe der Vergrößerungen durch die einzelnen Blasen. Daher ziehen sich die Blasen an und bilden einen Blasenteppich anstatt einzeln auf der Wasseroberfläche zu driften. Die Anordnung in diesem Teppich ist der Tendenz nach hexagonal, weil dadurch ebenfalls eine Minimierung der eingenommenen Oberfläche erreicht werden kann. Und wenn die Umstände es erlauben, strebt auch noch der gesamte Blasenteppich zur Kreisform, weil auf diese Weise die Grenze zwischen Blasen und freier Oberfläche und damit abermals der Oberflächenenergie minimiert werden kann. Das ist im vorliegenden Beispiel nahezu realisiert.
Die Minimierung der Randlänge zwischen freier Wasseroberfläche und Blasenteppich findet man auch noch in der Lochform wieder, die durch die fallenden Tropfen gebildet wird.
Reine Wasserblasen sind sehr kurzlebig. Die Langlebigkeit der hier vorgefundenen Blasen ist der Verunreinigung des Wassers mit Pflanzenresten zuzuschreiben, die eine ähnliche Wirkung auf die Oberflächenspannung und damit auf die Lebensdauer der Blasen hat wie die Tenside bei Seifenblasen.

 

 

Fundstück – Brechendes Glas

Bei der Vorbereitung einer Feier standen einige Weingläser in der dunklen Nische einer Anrichte. Kurz bevor sich sie zu den übrigen bringen wollte, mutierten sie plötzlich zu etwas ganz Anderem und versetzten mich aus der geschäftigen Alltagstätigkeit in einen eher kontemplativen Modus: Die Gläser lösten sich unter „Ausnutzung“ der physikalischen Gesetze von geradliniger Lichtausbreitung, Brechung und Reflexion aus dem vertrauten Bereich von bloßen Gebrauchsgegenständen und wechselten ins Phänomenale: In der fast bis zum visuellen Verschwinden gesteigerten Dunkelheit der Umgebung nehmen sie sich unter virtuoser Umgestaltung von Licht aus fernen Quellen in einer Art Gestaltswitch wie bewusst gestaltete Kunstwerke aus.
Glas ist eine brüchige Substanz. Wenn es nicht selbst zerbricht (und Glück bringt) bricht es zumindest das Licht (und bringt künstlerischen Genuss).

Doppelschatten gegen die Sonne

Die Sonne steht schon etwas tief und blendet mich. Zum Glück hält jetzt das Haus, auf das ich zugehe, die Sonne fern. Als ich eintrete, treten mir gleich zwei Schatten meiner selbst entgegen (linkes Foto). Wie kann das sein? Einerseits kommt die Sonne aus der entgegengesetzten Richtung und andererseits befinde ich mich in ihrem Schatten. Es sei denn – so erinnere ich mich an ein ähnliches Phänomen – in der Nähe befindet sich ein Gewässer, in dem die Sonne sich spiegelt und damit eine zusätzliche Lichtquelle hervorruft. Weiterlesen

Rätselhafte Punktmuster eines gespiegelten Laserstrahls

H. Joachim Schlichting. Physik in unserer Zeit 50/3 (2019) S. 149

Strahlt man mit einem Laserpointer flach auf einen Spiegel, sodass das Spiegelbild auf einer senkrecht dazu aufgestellten Projektionswand erscheint, tritt eine ganze Serie von Reflexen auf, die sich einem nicht sofort erschließen.

Mit einem Laserpointer soll man eigentlich nicht spielen, jedenfalls nicht, wenn andere Personen in der Nähe sind. Dennoch ist der Reiz, auf diese Weise neuen Phänomenen auf die Spur zu kommen, sehr groß. Das früher beschriebene Phänomen, bei dem mit einem Laserpointer in eine fast leere Teetasse gestrahlt wurde, gehört ebenso dazu (Physik in unserer Zeit 2013, 44(2), 98) wie das Licht beugende Geodreieck (Physik in unserer Zeit 2012, 43(4), 198). Weiterlesen

Ich blicke in die Röhre

„In die Röhre zu schauen“ ist heute weitgehend negativ konnotiert im Sinne von „leer ausgehen“. Geht man weiter in die Geschichte zurück, so hat die Röhre in Form des Fernrohres jedoch eine eher positive Entwicklung hinter sich. Das beginnt bereits vor der Zeit, als das Rohr mit Linsen ausgestattet wurde und zu einer enormen Steigerung des Sehvermögens geführt hat. Weiterlesen

Schatten als Verminderung von Licht

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

Rätselfoto des Monats April 2019

Mir schwant da was


Erklärung des Rätselfotos des Monats März 2019

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

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

 

 

 

Rasende Lichtkreuze bei langsam steigender Sonne

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

Eine abgrundtiefe Illusion

SpiegelungWasserLanzarote002arvWährend der Besichtigung einer Grotte auf der Kanareninsel Lanzarote entfernte ich mich ein wenig von der geführten Gruppe und blieb erschreckt vor einem tiefen Abgrund stehen. Ich beugte mich vorsichtig über den Rand und war angesichts der Tiefe der vor mir liegenden Schlucht der Meinung, dass man an dieser Stelle unbedingt eine Barriere und einen Hinweis auf die Absturzgefahr hätte anbringen müssen. In dem Moment rief mich auch schon der Touristenführer ärgerlich zurück und kam mir mit dem Rest der Gruppe entgegen. Er nutzte noch einmal die Gelegenheit der ganzen Gruppe einzuschärfen doch zusammenzubleiben, weil man sich ansonsten unnötig in Gefahr begeben würde.
Dann erzählte er einiges über die angebliche „Geschichte“ dieser Schlucht und endete mit der Frage, wie tief sie wohl sei. Einige beugten sich vorsichtig über den Rand und gaben ihre Schätzungen ab. Dann schlug jemand vor, eine Münze oder ein Steinchen in die Schlucht zu werfen, die Sekunden bis zum Spiegelung-Pfütze-MS-DomplaAufschlag zu zählen und daraus die Tiefe zu berechnen. Ich vergegenwärtigte mir auch schon die Formel des freien Falls für die Berechnung: Die Fallstrecke ist gleich 5 mal der gezählten Sekunden zum Quadrat. Doch so weit kam es nicht. Denn als die erste Münze in den Abgrund fiel, hörte man nur ein leichtes Platschen und der Abgrund zerbrach in einem Farbengewirr. Denn er bestand aus einer nur drei Zentimeter dicken Wasserschicht, in der sich das bonbonfarben ausgeleuchtete Gewölbe der Grotte spiegelte. Erst durch die Zersplitterung des glatten Wasserspiegels ging auch unsere Illusion zu Bruch.
Man kennt solche Spiegelungen auch aus dem Alltag, wie im unteren Bild zu sehen ist. Aber keiner käme auf die Idee, darin einen auf dem Kopf stehenden Kirchturm in einer tiefen Schlucht zu sehen. Der Kontext macht hier wie so oft den Text: Die sofort zu erkennende Ähnlichkeit mit einem realen Gebilde verrät die Spiegelillusion. Die Gewölbestruktur in der Grotte ist aber aufgrund ihrer Unregelmäßigkeit und Unvertrautheit nicht etwas, das man sofort wiedererkennt, wenn es denn zum zweiten Mal und dann auch noch auf dem Kopf stehend auftritt. In den Wasserspiegel blickend war nicht auf den ersten Blick zu erkennen, dass es sich hier nur um eine umgekehrte Abbildung der über uns befindlichen Grottendecke handelte. Hinterher war man natürlich schlauer und konnte durch einen direkten Vergleich von Original und Abbild die Spiegelung erkennen.
Das Beispiel macht einmal mehr deutlich, dass wir durch Spiegelungen leicht getäuscht werden können, weil diese bei einem guten Spiegel ein täuschend echt wirkendes Abbild des Originals darbieten. Zwar wird von der Wasseroberfläche nur ein Bruchteil des auftreffenden Lichts reflektiert, so dass bei einer Pfütze oder einem See die Spiegelungen in den meisten Fällen durch das wesentlich intensivere Streulicht der Umgebung überstrahlt werden. Aber in bestimmten Fällen, vor allem dann wenn der Boden unter der Wasserschicht dunkel ist und kaum Licht reflektiert und die gespiegelten Gegenstände hell sind, kann das Spiegelbild in Konkurrenz zum Original treten.

Merkwürdige Lichtstreifen in einem winzigen Wasserfall

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

Unsichtbar vergittert

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

 

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

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

Gertrud von Le Fort (1876 – 1971) Weiterlesen

Farben – real oder eingebildet?

Zunächst die Feststellung, dass ich meiner Erinnerung nach die Farben so gesehen habe, wie sie in diesem unbearbeiteten Bild erscheinen. Ich würde also sagen, wenn der Weißabgleich das Ziel verfolgt, die Sinneseindrücke des Auges möglichst getreu wiederzugeben, dann ist es hier gelungen.
Jemand anders, der das Gebäude ebenfalls gesehen hatte, glaubte sich jedoch zu erinnern, dass es makellos weiß gewesen sei und das Foto die Farben nicht korrekt wiedergebe. Weiterlesen

Lichtgestalten: die Untersonne

Wenn die Sonne auf einer glatten Wasseroberfläche gespiegelt wird, sieht es so aus, als würde eine Spiegelsonne aus den Tiefen des Sees heraus leuchten. Dabei ist sie im virtuellen Raum unter der Wasseroberfläche genauso weit unter wie die reale Sonne über der Wasseroberfläche. Dass man das meist nicht so zu sehen vermeint, liegt daran, dass unser Verstand scheinbar korrigierend eingreift.
Eine ähnliche Situation liegt vor, wenn wir aus großer Höhe, zum Beispiel von einem Berg oder einem Flugzeug aus die Sonne auf flachen, in der Luft driftenden Eisplättchen gespiegelt sehen, die wir selbst gar nicht wahrnehmen. Nimmt man den Horizont als Orientierungslinie hinzu, so kann man feststellen, dass diese sogenannte Untersonne, genauso weit darunter wie die reale Sonne darüber liegt (siehe unteres Foto). Dabei sind natürlich keine absoluten Entfernungen gemeint, sondern die Winkelhöhe.
Diese Untersonne zählt zu den Haloerscheinungen, die durch Brechung und Spiegelung an  Eisplättchen hervorgerufen werden. Die Lichtsäule über einer Laterne gehört ebenso dazu wie die Nebensonne. Während bei der Lichtsäule die Sonnenstrahlen an der Unterseite reflektiert werden, erfolgt die Reflexion bei der Untersonne an der Oberseite der sinkenden Eisplättchen (siehe Skizze). Und weil die Eisplättchen während ihres lansamen Sinkens leicht um die Gleichgewichtslage schwanken, variiert der Reflexionswinkel ein wenig. Das macht sich visuell in einer in die Länge gezogenen Form bemerkbar.
Die Schwankungen der Plättchen haben einen ganz ähnlichen Effekt wie die statistisch verteilten Wellen auf dem Meer beim Zustandekommen des Schwerts der Sonne: Das reflektierte Sonnenlicht erreicht die Augen des Beobachters aus einem gewissen Winkelbereich.

Winterlichtblick

Ein schon totgeglaubte, dem Verfall anheingegebene Pflanze, erstrahlt im flachen Winterlicht zu neuem Glanz. Feine Reifkristalle unterstreichen diesen Effekt, indem sie das Licht der Sonne in verschiedene Richtungen ablenken.
Während das vor allem an den Reifkristallen reflektierte Licht die Zusammensetzung des Lichts unverändert lässt, findet infolge der Brechung des durch die Kristalle hindurchgehenden Lichts eine Farbzerlegung statt, die allerdings aufgrund einer gewissen künstlerischen Unschärfe nur andeutungsweise zu erkennen ist.
Das rötliche Licht der tiefstehenden Sonne verheißt Wärme. Wärme, die bereits auf den Frühling verweist? Oder Wärme der geheizten Stube angesichts des erst bevorstehenden kalten Winters? Lassen wir uns überraschen und freuen uns ein wenig über den schönen Anblick!

 

 

Funkelnde Farben im Reif

Der Morgen war kalt und Triste, die Gräser und Sträucher waren an bestimmten Stellen von Reif überkrustet, was aber wegen des bedeckten Himmels kaum zur Geltung kam. Doch plötzlich brach die die Sonne durch die Wolken und machte sich durch farbige Lichtblitze in den Eiskristallen bemerkbar.
Beim Vorübergehen erloschen die Kristalle aber nur um an anderen Stellen wieder aufzublitzen: Das war genau dann der Fall, wenn das in ihnen gebrochene und reflektierte Sonnenlicht in meinen Augen landete. Die Kristalle wirkten wie kleine Prismen, das Licht wurde gebrochen, und in seine Spektralfarben zerlegt, die jeweils in geringfügig andere Richtungen ausgesandt wurden. Weiterlesen

Frohe Weihnachten!

Zunächst wünsche ich allen meinen „Besuchern“ frohe Weihnachten und unbeschwerte Festtage. Bei einem Blog, der Physik im Titel trägt, kommt ihr mir nicht so leicht davon. Denn eine Frage hätte ich noch: Der Baum ist offenbar mit zwei verschiedenen Arten von Kugeln geschmückt. Worin unterscheiden sie sich? Um sich einen besseren Eindruck von den Unterschieden zu verschaffen, habe ich zwei verschiedene Kugeln vergrößert herauskopiert (rechtes Bild).
Bevor ihr weiterlest, solltet ihr versuchen, die Frage selbst zu lösen. Dabei ist es hilfreich sich klarzumachen, dass eine spiegelnde Weihnachtskugel bis auf den Bereich, der sich direkt hinter der Kugel befindet, die gesamte „Welt“ abbildet – wenn auch verzerrt. Diese Eigenschaft wird ja bekanntlich ausgenutzt, um bei Einfahrten durch Wölbspiegel einen größeren Bereich einsehbar zu machen, als mit bei einem Flachspiegel möglich wäre.
Die Antwort ist überraschend einfach: Die Kugeln unterscheiden sich darin, dass die eine nur „versilbert“ ist wie ein normaler Spiegel und die andere auch noch die „Eigenfarbe“ Rot besitzt. Dieser Unterschied macht sich darin bemerkbar, dass die rote Kugel zwar auch auftreffendes weißes Licht zurückwirft, aber einen Teil des Lichts (die Komplementärfarbe von Rot) absorbiert. Dass die versilberte Kugel dennoch so aussieht als wäre sie zweifarbig liegt daran, dass der Weihnachtsbaum auf einer roten Unterlage steht, die auch – natürlich anamorphotisch verzerrt – abgebildet wird.
Aber nun feiert schön weiter und lasst euch davon nicht beirren!

Zwei Aggregatzustände in Weiß

Auf einem Flug über Spanien/Portugal. Seit mehr als einer Stunde nur Wolken. Darüber die gleißend helle Sonne. Die in einem satten Weiß reflektierenden Wolken sind auch nicht viel besser. Man muss schon eine Sonnenbrille aufsetzen, um dem überbordenden Ansturm des weißen Lichts problemlos standhalten zu können.
Dann plötzlich dieses Bild. Berge, die aus der offenbar niedrigen Wolkendecke herausragen (siehe unteres Foto). Und zu meiner großen Überraschung sind sie schneebedeckt. Die Sierra Nevada kann es nicht sein, denn wir befinden uns viel weiter westlich. Offenbar ist es einfach so kalt, dass der Schnee hier eine Zeit lang liegenbleibt. Weiterlesen

Von wegen kosmisch – eher komisch.

Als ich gegen Abend aus dem Fenster dem Sonnenuntergang hinterherblicke, durchzuckt es mich kurz, weil ich ein außergewöhnliches kosmisches Ereignis zu sehen vermeine. Sind das die Geminiden, die heute zu erwarten sind, sozusagen sorgfältig aufgereiht?
Die Zuckung ist umsonst, ich habe nur kurz vergessen, dass ich der Jahreszeit gemäß eine Lichterkette angebracht habe, deren Spiegelung in der Fensterscheibe sich mit dem Sonnenuntergangsfarben des Himmels überlagert. Was rein visuell nicht zu trennen ist, muss manchmal gedanklich vollzogen werden.

Senderos de luz en el agua

Schlichting, H. Joachim. Investigación y Ciencia Diciembre 2018 – Nº 507

Los reflejos sobre un lago o un río producen en ocasiones extrañas franjas claras y oscuras, un fenómeno que puede ser más complejo de lo que aparenta.

La superficie del agua nunca parece uniforme, ya que el movimiento del líquido modifica los colores y las formas que vemos en él. Sin embargo, si examinamos este efecto más a fondo, pronto descubriremos algunos fenómenos que, a primera vista, resultan desconcertantes.

Con independencia de su aspecto, la imagen reflejada siempre guarda alguna relación con el cielo y con los alrededores, de eso no cabe duda. Por lo general, ese vínculo puede encontrarse sin dificultades sin más ayuda que la ley de la reflexión. No obstante, si el viento produce olas que, además, se dirigen hacia el observador, a menudo cuesta entender las estructuras resultantes. Así puede ocurrir, por ejemplo, en la superficie de un río o un lago agitado.

Observe con detenimiento la primera imagen que reproducimos aquí. En ella podemos distinguir las «olas» (pequeñas ondulaciones, en realidad), puesto que sus flancos reflejan el gris del cielo, al tiempo que el área de las crestas hace lo propio con la tenue luz de los árboles cercanos a la orilla.

Las franjas verticales claras que van desde el borde superior de la imagen hacia el observador pueden atribuirse sin dificultad a los espacios que hay entre los árboles. Sin embargo, lo que no resulta evidente es hasta dónde se extenderán dichas franjas en el agua. Además, si el observador se mueve a lo largo de la orilla, las rayas parecerán desplazarse con él y continuarán apuntando en su dirección.

Espadas de sol
Esto nos trae a la cabeza otro fenómeno que tiene lugar en el agua y que podríamos denominar «espada de sol» (en honor a un capítulo de una de las obras de Italo Calvino), consistente en el reflejo alargado que deja el sol naciente o poniente sobre el líquido. Este conjunto de reflejos luminosos aparecerá en todos los lugares que presenten la orientación adecuada para enviar los rayos del sol (siempre que este se encuentre cerca del horizonte) hasta los ojos del observador. Sobre una superficie agitada y reflectante, existen incontables planos con esa propiedad. En nuestra primera fotografía, las zonas claras que hay entre los árboles oscuros adoptan el papel del sol. En consecuencia, no hay una sola «espada de luz», sino muchas de ellas…

Wenn herbstliche Farben vom Himmel fallen

Der Herbst macht alles bunt. Nun hat zwar zumindest meteorologisch gesehen bereits der Winter begonnen, aber so streng richten sich die Jahreszeiten, so wie wir sie uns denken, nicht nach dem Kalender. Als die Sonne überraschenderweise durch die Wolken bricht, setze ich mich für einen Moment in Erinnerung an die vielen schönen Tage, die ich in diesem Jahr hier verbracht habe, an den inzwischen sehr trostlos dreinschauenden Teich. Weiterlesen

Rätselfoto des Monats Dezember 2018

Wie kommt es zu diesen Lichtschweifen?

 


Erklärung des Rätselfotos vom Vormonat:

Frage: Warum rotiert die Kugel fast reibungsfrei?
Antwort: Im öffentlichen Raum trifft man oft Kunstwerke in Form von rotierenden Steinkugeln an. Sie sind passgenau in eine sphärische Lagerung eingelassen und werden von einem dünnen Wasserfilm getragen. Dadurch wird die Reibung mit dem Untergrund so stark herabgesetzt, dass die oft tonnenschweren Kugeln mit Hand in Drehung versetzt werden können. Oft behalten sie diese Drehung sehr lange bei, weil sie wegen der großen Masse ein sehr großes Trägheitsmoment besitzen. Daher sind die wegen der geringen Reibung nur geringen Energieverluste kaum zu bemerken.
Das Wasser wird in der Mitte unter der Kugel in den Zwischenraum gepresst und tritt an der oberen Kante der Lagerung wieder aus. Bei den großen Kugeln im öffentlichen Raum ist man meist überrascht, wie gering die ausströmende Wassermenge und wie dünn der Wasserfilm sind. Eine Postkarte lässt sich normalerweise nicht in den Zwischenraum zwängen. Da solche Kugeln oft im öffentlichen Raum stehen, wird dies schon aus Sicherheitsgründen erforderlich, damit Kinder nicht ihre Finger dazwischen stecken können. Dieser geringe Zwischenraum bedeutet, dass die polierten Kugeln äußerst präzise gearbeitet sein müssen. Angesichts dieser Präzision kann man sie trotz der geringen Komplexität und der Gewöhnlichkeit des Materials als High-Tech-Produkte ansehen.
Der Druck, mit dem die Kugel in der Schwebe gehalten wird ist erstaunlich gering. Er wird dadurch aufrechterhalten, dass durch einen Zufluss in der Mitte der Kugelkalotte Wasser in den Zwischenraum gepresst wird. Dieses erzeugt einen Keil zwischen Kugel und Lagerung und trennt beide voneinander.

Ein kurzer Blick hinter den Horizont

Die Sonne ist bereits untergegangen. Der graue Himmel enthält nur noch einige blasrötliche Reminiszenzen eines relativ unspektakulär zu Ende gegangenen Tages. Dann aber dies: Wie von einem Feuerstreif wird die herbstliche Szenerie durchschnitten. Ein Flugzeug zieht einen hell erleuchteten Kondensstreifen hinter sich her. Es fliegt offenbar so hoch, dass die Wassertröpfchen seines Schweifs noch von den hellen Sonnenstrahlen des abgetauchten Tagesgestirns getroffen werden und das Licht diffus reflektieren. Auf diese Weise wird das Sonnenlicht umgelenkt und belichtet meine bereits auf Grau eingestimmten Netzhäute…

Harztränen im Sonnenlicht

Das Foto zeigt einen Ausschnitt der Schnittfläche eines gefällten Baums. Aus den Poren dringt Harz heraus und formt sich zu einzelnen Tropfen, die wie Wassertropfen aussehen und auch ein ähnliches optisches Verhalten in der Sonne zeigen. Sie wirken wie eine Sammellinse und fokussieren das Sonnenlicht in einem Brennfleck. Da auf diese Weise das Licht an anderer Stelle fehlt, werfen die Tropfen trotz ihrer Durchsichtigkeit einen Schatten.
Weiterlesen

Natürliche Armleuchter

Kandelaber klingt besser als Armleuchter, weil man wegen der Seltenheit realer Armleuchter meist an die herabwürdigende Bezeichnung für Menschen denkt, deren Licht nicht sehr weit leuchtet. Jedenfalls ist ein Kandelaber ein aus mehreren Armen bestehender Kerzenleuchter, der in früheren Zeiten, die Helligkeit einer einzelnen Kerze entsprechend vervielfältigen sollte.
Wem die symmetrische Anordnung der Arme der Leuchter nicht so wichtig ist und eine gewisse Flexibilität des Materials in Kauf nimmt, kann Kandelaber auch in freier Natur – zumindest im Mittelmeerraum – entdecken. Besonders eindrucksvoll sind diese, wenn ihre aufwärtsgerichteten Blätter von der Sonne getroffen wie aus eigener Kraft in einem zarten Grün leuchtende Kerzen aussehen.
In Wirklichkeit passiert dort aber gewissermaßen das Gegenteil von Brennen im Sinne von Zerfall einer organischen Substanz in Kohlenstoffdioxid und Wasser unter Abgabe von Licht. Denn die grünen Blätter bringen organische Substanz u.a. durch eine Verbindung von Kohlenstoffdioxid und Wasser unter Aufnahme von Licht hervor

Virtuelle Multiplikation von Kugeln

Weiterlesen

Unter dem Pflaster liegt der Strand

Vielleicht träumt die Eine oder der Andere vom fernen Strand, wenn er in der Alltagshektik über das Pflaster eilend überhaupt dazu kommt, den entsprechenden Gedanken Raum zu geben. Aber Raum braucht es dazu gar nicht so viel. Als ich nämlich kürzlich nach einem Regenschauer vom Wetter genervt durch die Stadt laufe, um der nächsten undichten Wolke zu entgehen, trifft mich – ich hätte beinahe gesagt, wie aus heiterem Himmel – ein verheißungsvoller Anblick, der sich ganz diskret in einer Wasserlache entfaltet. Weiterlesen

Rätselfoto des Monats August 2018

Wie kommt es zu dieser Struktur? Weiterlesen

Himmelsschauspiel während einer Bahnfahrt

Auf einer Bahnfahrt in den Abendstunden bot sich mir während zwei Stunden ein faszinierendes Schauspiel am westlichen Abendhimmel dar. Zunächst traten erste Zirren auf; teilweise gingen sie aus Kondensstreifen von Flugzeugen hervor. Dann tauchte die Sonne, die es plötzlich mit dem Untergehen sehr eilig zu haben schien, in diese Bewölkung ein und machte die Betrachtung wesentlich angenehmer. Sie war aber nicht allein, zu beiden Seiten zog sie im selben Abstand zwei Nebensonnen mit sich herab. Es sah aus als würde sie diese an der Leine führen. Im angloamerikanischen Sprachraum ist daher auch von sundogs, Sonnenhunden, die Rede.
Während der Fahrt, boten die Nebensonnen ständig wechselnde Anblicke. Die rasante Entwicklung der Zirrusbewölkung ließ sie in immer neuen Gewändern erscheinen sowohl was die Form als auch die Farbe betrifft.
Eine zusätzlicher Reiz, der der Betrachtung auch noch den Charakter eines Versteckspiels verlieh, bestand in der Dynamik meines Beobachtungpostens. Denn dieser war meist nicht in Ruhe, sondern in rasanter Bewegung, mit der folgenden Konsequenz: Je tiefer dieses „Sonnensystem“ sank, desto mehr verschwand es in nicht voraussehbarer Weise hinter Bäumen, Sträuchern und Gebäuden, um plötzlich mehr oder weniger stark verändert wieder aufzutauchen. Manchmal wurde der Anblick durch semitransparente Bäume optisch gesiebt; dann sah man durch diese natürlichen Siebe hindurch farbige Lichtfetzen huschen, die sich kurz danach wieder zu einer imposanten Himmelserscheinung aufrichteten.
Die Zeit verging wie im Fluge und war mehr als ein Ersatz für die vergessene Reiselektüre.

Wer sich dafür interessiert, wie es zu der Naturerscheinung der Nebensonnen kommt, erhält hier eine kurze Information. Häufig verfangen sich die Nebensonnen auch in Kondensstreifen von Flugzeugen.

Im streifenden Morgenlicht

Als ich gestern Morgen auf den Balkon den neuen Tag begrüßte und über das schräge, in die Jahre gekommene Dach blickte, überraschte mich eine subtile Alltagsästhetik. Nicht nur dass die an sich anthrazitfarbenen Pfannen streifend von der noch tief stehenden Sonne getroffen in schneeweißem Licht erstrahlten, auch die Spinnfäden und Netze wollten nicht zurückstehen und ihren Anteil zum Naturschönen beitragen, indem sie das weiße Sonnenspektrum in alle seine Farben zerlegten. Eingebettet in die erwartungsvolle Ruhe des beginnenden Tages ging von all dem eine Wirkung aus, die in mir ein unaussprechliches Gefühl der Zuversicht und des Vertrauens auslösten.
Glaubt nicht denjenigen, die da behaupten, es sei nur eine Reflexion und Beugung des Lichts.

Nasses Gras ist mehr als das

tautropfen_fruehling_img_018Über viele Jahre
und unter großen Kosten
reiste ich durch zahlreiche Länder,
sah die hohen Berge,
die Ozeane.
Nur was ich nicht sah,
war der funkelnde Tautropfen
im Gras gleich vor meiner Tür

Rabindranath, Tagore (1861 – 1941)

Reflexionen im und über grasgrünen Tee

Grüner Tee wird oft so dünn getrunken, dass  er fast so transparent ist wie Wasser. Oft merkt man erst, dass es sich um Tee handelt, wenn die Tasse ziemlich gefüllt ist. Im vorliegenden Fall handelt es sich – wie man sieht auch um grünen Tee. Allerdings taucht nur an einigen Stellen in einem ansonsten trüben Grau mit einem leichten Blaustich auf. Das ist ein Zugeständnis an die Gesetze der Optik. Denn es handelt sich nur um ein geliehenes Grün. An den Stellen, an denen das vom grünen Rasen ausgehende Licht an den unebenen Grenzflächen des Teestrahls mit der Luft so reflektiert und/oder gebrochen wird, dass es unsere Augen erreicht, erscheint es grün. Dominierend ist die Farbe des Himmels, wie man durch direkten Vergleich erkennen kann.
Geschmeckt hat er uns trotzdem.

Ein Loch in der Gondel

Dröhnend verkündete der Ansager neben uns: „Letzte Fahrt des Riesenrades für diese Saison ! Wer will noch mal ! Wer . . . “ Schon hatte ich 2 Bilets erstanden; schon Ilse bei der sommersprossigen Hand genommen; schon saßen wir nebeneinander in der Gondel, die unter angemessener Sambabegleitung nach oben zu steigen begann.
Hoch; ja höher. Oben allein. Und untertauchen in Krach und Helligkeit (wie sagt Sir Thomas Browne im <Religio Medici>? : And even that tavern-music, which makes one merry, another mad, in me strikes a deep fit of devotion.“ And so on) . Neuerdings aufstiegen wir. Sanken wieder auf den Grund des Lichterteiches : in die korallenbunten Gerüste; Knaben ritten auf Seepferdchen; langbeinige Wasserjungfern quälten Würste mit spitzen Fingern, mit Zähnen…..*

Erinnert wurde ich an diese Passage von Arno Schmidt (1914 – 1979) als ich beim vergangenen Münsteraner Send beobachtete, wie die Sonne dabei war, ein Loch in eben die Gondel zu brennen, in der die beiden saßen.

Übrigens, heute ist Sommersonnenwende (Solstize) der offizielle (astronomische) Sommeranfang. Die Sonne erreicht ihre größte Höhe in diesem Jahr. Danach geht es wieder abwärts, wie im Riesenrad, nachdem der höchste Punkt überschritten ist. Der Sonnenreflex wechselt bei der Linksdrehung des Riesenrades zur reflektierenden Scheibe der nächst niedrigen Gondel usw. In der Bewegung betrachtet, sieht es für einen Moment so aus, als würde die Sonne sinken. Tut sie im Grunde auch, aber zunächst ganz langsam. Es wird einige Zeit dauern, bis wir es merken.


*Arno Schmidt. Schulausflug. In: Sommermeteor. München 1969.

Lichtwege

Ich gehe durch einen langen Gang in einem Universitätsgebäude und entdecke nach vielen Jahren zum ersten Mal, dass manche Türen von einem Lichtfleck erhellt werden, deren Ursache sich nicht auf Anhieb erschließt. Eine Lichtquelle ist zunächst weit und breit nicht zu sehen. Doch dann entdecke ich, dass der schmale Spalt zwischen Tür und Boden bei der gegenüberliegenden Tür  hell erleuchtet ist. Indem ich die Tür öffne, kann ich mich davon überzeugen, dass die Sonne durch die der Tür gegenüberliegende Fenster hindurch schräg auf den Boden strahlt und auch den Streifen unter dem Spalt ein Stück weit beleuchtet. Weiterlesen

Heiligenschein und Taubogen

Schlichting, H. Joachim. Physik in unserer Zeit 49/3 (2018), S. 149

Wenn Sonnenlicht durch Tautropfen auf Pflanzenblättern reflektiert wird, kann ein Heiligenschein beobachtet werden. Gleichzeitig kann es durch Dispersion des Lichts zu einem Taubogen kommen.

Ein Vormittag im Herbst, die Sonne hat gerade die letzten Nebel verschwinden lassen, die Blätter der Pflanzen sind mit Tautropfen besetzt. In dieser Situation wird der Schatten des eigenen Kopfes auf den nassen Pflanzen von einem hellen Schein umgeben, einem Heiligenschein. Auf dem Foto umgibt er allerdings die Kamera (PhiuZ 39/4 (1999) 173 – 175). Weiterlesen

Photoarchiv

Werbeanzeigen