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Reflexion

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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.

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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.
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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

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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

Ein Lichtblick am Morgen

Es ist früh am Morgen. Die Straßen liegen noch weitgehend im Schatten. Nur die oberen Bereiche einiger Häuserwände und der blaue Himmel werden bereits von der aufsteigenden Sonne erhellt. Das von einer Häuserwand diffus reflektierte Licht trifft eine ebenfalls noch im Halbdunkel liegende glatte Bank, die es dem Gesetz der spiegelnden Reflexion gemäß in eine bestimmte Richtung weiter schickt und dem, der in dieses Lichtbündel gerät, eine Einladung zum Verweilen ausspricht. Außerhalb des Lichtbündels liegt die Bank genauso dunkel da wie alles andere. Weiterlesen

Das Pantheon – Licht und Kuppel

pantheon_img_5358Das Erstaunlichste an dem Gebäude ist sein Licht. Durch eine kreisrunde Öffnung von neun Meter Durchmesser, die den Scheitel der Kuppel bildet, fällt das ungebrochene, durch kein Glas getrübte Licht des römischen Himmels in den Raum. Die kaum wahrnehmbaren Wandlungen seiner Intensität, seine Milderung durch die Wolken, seine Trübung durch den Schirokko, sein Glanz in der Sonne, und sein geisterhaftes Leben im Mond, diese tausendfältige, lebenspendende Variation des Lichtes durchdringt den Innenraum mit so feiner Gewalt, daß es scheint, als hätten die grau kassettierten Steine ein besonderes beinahe körperlich spürbares leben. Das Pantheon als Ganzes ist eine überwältigende Leistung, aber die Tat des Genies ist die Öffnung in der Kuppel. Weiterlesen

Gestörte Symmetrie

Auch wenn es in dieser unserer (un)vollkommenen Welt keine perfekte Symmetrie gibt, erkennen wir dies nur dadurch, dass wir uns auf die Idealgestalt der Symmetrie beziehen. Die gestörte, gebrochene oder sonstwie verfehlte Symmetrie ist das Reale. Ohne Symmetriebrüche gäbe es weder die Welt noch uns, die wir so großspurig darüber sinnieren. Frank Close (*1945) drückt das folgendermaßen aus: „Es mag seltsam klingen, doch heute, fünf Milliarden Jahre nachdem die erste Fusion in der Sonne stattfand, gibt es uns und andere Lebensformen auf der Erde nur, weil das W (ein Elementarteilchen, HJS) so massiv und das Photon masselos ist. Wieder einmal müssen wir erkennen, dass unsere Existenz ganz wesentlich von einer gebrochenen Symmetrie abhängt. Bei Abkühlen des Universums wurde die Symmetrie durch die unterschiedlichen Massen der Kraftübermittler zerstört.“*
Auch vom ästhetischen Standpunkt aus zieht man meist den (manchmal kaum merklichen) Symmetriebruch vor. Allerdings gilt hier wie dort: „Asymmetrie ist, ihren kunstsprachlichen Valeurs nach, nur in Relation auf Symmetrie zu begreifen“**.
Die vorliegende Fotografie eines Straßenzugs ist so etwas wie eine grobe Visualisierung dieses Sachverhalts, bei der ich mich soweit es ging der Symmetrieachse annäherte. Das führte zusätzlich dazu , dass das an der Glasscheibe reflektierte Licht maximal und die Störung durch Licht von innerhalb des Gebäudes minimal wurde (Fresnelsche Gesetze).
Nur wenn man genau hinschaut, bemerkt man einige Strukturen, die auf Gegenstände hinter der Scheibe verweisen; aber erkennen, worum es sich dabei im Einzelnen handelt, kann man trotzdem nicht. Am meisten fällt noch jene dunkle Linie hinter der Scheibe auf, die keine Entsprechung auf der realen Seite hat.
Da es sich um keinen gewöhnlichen Anblick handelt – wer schmiegt sich schon an eine kalte glatte Scheibe, um in dieser Stellung den Blick auf die gewohnte Welt zu nehmen – hat das Foto etwas Künstl(er)i(s)ches. Denn so etwas bewundert man allenfalls auf Gemälden. Dabei denke ich zum Beispiel an Richard Estes (*1932), der ähnliche Szenen fotorealistisch malte. Obwohl er als Maler die Möglichkeit gehabt hätte, perfekt symmetrische Situationen zu malen, konzentrierte er sich besonders auf die asymmetrischen Aspekte.
Ich hätte dieses Foto bestimmt nicht gemacht, wenn es eine perfekte Symmetrie darstellte, denn im weitesten Sinne des Wortes bedeutet Symmetrie nichts anderes als  Wiederholung des Gleichen. Das wäre mir aber zu langweilig gewesen.


*Frank Close. Luzifers Vermächtnis. München, 2002
** Theodor W. Adorno. Ästhetische Theorie. Frankfurt 1970

Rätselfoto des Monats Mai 2018

Wie kommt  es zu den Farben?


Erklärung des Rätselfotos des Monats April 2018

Frage:Was spielt sich hier ab?

Antwort: Das Foto zeigt den Moment, in dem eine auf einem flachen Teich (mit einem aus dunklem und hellem Sand bestehenden Boden) driftende Luftblase platzt. Die Haut der Blase zieht sich gerade zu den Seiten hin zusammen. An dem sichelmondförmigen blauen Reflex des Himmelslichts ist noch ein Teil der Blasenhaut zu erkennen.
Da eine Blase auf dem Wasser einen kleinen Überdruck im Vergleich zum äußeren Luftdruck aufweist und infolgedessen das Wasser ein wenig eindellt, bewegt sich mit dem Platzen und dem damit einhergehenden Druckausgleich die Wasseroberfläche im Bereich der Blase nach oben und löst infolgedessen eine Wellenbewegung aus, die auf dem Foto gleich doppelt visualisiert wird.
Zum einen sieht man die konzentrischen Ringwellen um die platzende Blase herum, weil das vom Untergrund ausgehende Licht an der wellenförmig gekrümmten Wasseroberfläche gebrochen wird. Der Untergrund erscheint daher entsprechend verzerrt. Dazu trägt vor allem die Bewegungsunschärfe aufgrund der endlichen Belichtungszeit der Kamera bei. Deshalb erscheint der durch die bewegte Welle hindurch zu sehende Boden längs der Wellen deutlich erkennbar in die Länge gezogen.
Zum anderen sieht man das an den konzentrischen Wellen gebrochene Sonnenlicht durch Fokussierung und Defokussierung in Form von hellen und dunklen Ringen auf den Teichboden projiziert. Da diese Kaustik teilweise durch die Wellen hindurch gesehen wird, tritt eine entsprechende Verzerrung an ihrer oberen Front auf.
Es ist außerdem zu erkennen, dass die kurzen Wellen den längeren vorauseilen. Wir haben es also mit Kapillarwellen zu tun, bei deren Entstehung die Oberflächenspannung von größerem Einfluss ist als die Schwerkraft. Einige weitere Blasen warten noch auf ihren Einsatz.

 

Anhängliche Schönheiten

Wer sind die tausendmal tausend,
wer die Myriaden alle,
Welche den Tropfen bewohnen,
und bewohnten?
und wer bin ich?

Aus: Die Frühlingsfeier von Friedrich Gottlieb Kloppstock (1724 – 1803)

Dreimal im Auge des Betrachters

Sieh zu den Fenstern meiner Augen hinein.

Georg Büchner (1813 – 1837)

Im Auge des Betrachters ist man auf mehrere Weisen präsent; als Linsenabbildung auf der Netzhaut, als Spiegelbild auf der Hornhaut und als Wahrnehmungsinhalt im Gehirn. Letzteres vermutlich aber nur, wenn den beiden Bildern die dafür nötige Aufmerksamkeit geschenkt wird. Diese Einsicht kann man zwar auch ohne Anschauungshilfe erlangen. Als ich mich aber eines Tages im Auge unseres Hundes gespiegelt sah, war sie aufeinmal ohne bewusste Bemühungen da.
Interessanterweise spielt die Tatsache, dass ich mich im Auge meines Gegenüber gespiegelt sehe, für dessen Wahrnehmung überhaupt keine Rolle, denn dieser Anteil des auftreffenden Lichts und die damit verbundene Information wird ja gerade vom Auge reflektiert, also postwendend zurückgeschickt.

Lichtkuh…

…oder Lichthund oder welches vierbeinige Tier die Eine oder der Andere auf dem Asphalt zu erblicken vermeint, ist unerheblich angesichts der Tatsache, dass es sich um eine missglückte Projektion eines doppeltverglasten Fensters handelt. Dabei bezieht sich das „missglückt“ weniger auf einen vermeintlichen Willen der Sonne oder des reflektierenden Fensters etwas Sinnvolles auf den Asphalt zu projizieren, als vielmehr auf die perfekte Montage von Doppelglasscheiben in den Fensterrahmen. Weiterlesen

Zur physikalischen Erzählung verspiegelter Fensterscheiben 1. Fortsetzung

doppelglas_p1010561a_rvIn einem früheren Beitrag habe ich mir die Erzählung von Spiegelbildern an deformierten Doppelglasscheiben angehört und aufgeschrieben. Ein wesentlicher Inhalt dieser Erzählung war, dass die komplexen Spiegelbilder verformter Scheiben eine Überlagerung von einem Hohl- und einem Wölbspiegelbild darstellen. In manchen Fällen – und das kommt immer häufiger vor – sieht man jedoch Scheiben, die nur ein Spiegelbild aufweisen. Weiterlesen

Die Farben des Wassers

Vor ein paar Tagen haben wir eine Wanderung zum Canyon zwischen Lengerich und Tecklenburg unternommen, einem in einer Schlucht gelegenen türkisfarbenen See, der in einem stillgelegten Kalksteinbruch entstanden ist. Die Farbe steht in einem eindrucksvollen Kontrast zu den steil aufragenden Kalksteinwänden, die teilweise bereits von verschieden Pflanzen besiedelt wurden.
Der helle Kalkuntergrund des Sees sorgt dafür, dass alle Lichtfrequenzen des bis dorthin durchdringenden Lichts weitgehend reflektiert werden, so dass lediglich die im Wasser schwebenden und gelösten Stoffe, vor allem Kalk, die volle Eigenfarbe des Wassers vom reinen Blau zum Grün hin „verschieben“, ansonsten aber eine intensive Färbung hervorbringen.
(Nebenbei gesagt erscheint auch unser Leitungswasser grün, wenn man durch eine genügend große Schicht blickt.)
Da der Wasserspiegel des Sees sehr tief liegt und von hohen Wänden umgeben ist, kommen außerdem verschiedene andere Phänomene ins Spiel, die ein ganzes Spektrum des Türkis hervorrufen. Ein sehr dunkler Farbton entsteht im schmalen Schattenbereich der Steilwand. Darüber hinaus spiegelt sich die Silhouette der Wand mit ihren Bäumen bis weit über die Mitte hinaus und lässt das Wasser in helleren Farbtönen erstrahlen, die schon fast ans reine Grün heranreichen. Die Felswand blendet die tieferen Bereiche des Himmels ab, sodass – wegen Einfallswinkel gleich Reflexionswinkel – in diesem Bereich kein Himmelsblau ins Auge des Betrachters reflektiert wird. Erst im Vordergrund ist dies der Fall; die bläulichen Reflexe sind deutlich zu erkennen. Einige kleinere dunklere Farbflecken sind auf entsprechende dunkle Bereiche im Untergrund zurückzuführen, die das meiste eingestrahlte Licht absorbieren.
Blickt man auf die Wasseroberfläche im oberen rechten Bereich des oberen Fotos (zur Vergrößerung aufs Bild klicken), so erkennt man dort eine deutliche Blaufärbung. Sie ist darauf zurückzuführen, dass die Wasseroberfläche in dem Bereich vom Wind aufgeraut wird, sodass durch die Reflexion von Himmelslicht an den steileren Wellenflanken den überwiegenden Grüntönen Himmelblau beigemischt wird.
Schaut man sich die Wasseroberfläche von Nahem an, so erkennt man, dass sie auch in den scheinbar ruhigen Bereichen nicht völlig glatt, sondern von kleinen Wellen bedeckt ist (mittleres Foto).
Im Übrigen sollte man auch die in diesen Tagen erwachende Pflanzenwelt nicht übersehen, die hier in Gestalt blühender Weiden zur frühlinghaften, farbenfrohen Stimmung an diesem warmen Frühlingstag an einem einzigartigen Gewässer beitragen.

Rätselfoto des Monats April 2018


Was spielt sich hier ab? Weiterlesen

Wir leben in einem Spiegelkerker

Vielheit_rvDer Mensch ist ein in einem Spiegelkerker Gefangener.

Christan Morgenstern (1871 – 1914) Weiterlesen

Oszillierende Teestrahlen

Wer beim Eingießen von Tee oder Kaffee den Flüssigkeitsstrahl ins Visier nimmt, könnte sich über eine oszillierende Struktur des Strahls wundern. Dass ein Flüssigkeitsstrahl dazu tendiert, zwischen zwei verschiedenen Querschnitten, einem breiten und einem schmalen hin- und her zu schwingen, ist mir zum ersten Mal in Marrakech aufgefallen, als mir bei einer Einladung der traditionelle Minztee eingeschenkt wurde. Weiterlesen

Spiegelnde Fenster und die Farbe des Himmels

Wie man am geöffneten Fenster im oberen Bild rechts unten sieht, kommt so gut wie kein Licht aus dem Zimmer. Das ist eine gute Voraussetzung für perfektes Spiegeln. Denn auf diese Weise wird das Auge fast nur von dem reflektierten Licht der Scheibe getroffen. Auch wenn dies in der Intensität stark herabgesetzt ist, merkt man von der Transparenz des Fensters so gut wie nichts.
Es handelt sich um Doppelglasscheiben. Das ist an den Verzerrungen der gespiegelten Gegenstände in der Nähe der Scheibenränder zu sehen. Weiterhin verraten die Reflexe, dass die vordere Scheibe stärker reflektiert als die hintere, weil ansonsten gegeneinander verschobene Überlagerungen der etwa gleich starken Reflexe der beiden Scheiben zu sehen wären, wie es in der unteren Abbildung links an einem anderen Fenster mit starken Verzerrungen zu sehen ist. Weiterlesen