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Sonnentaler

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Sonnentalerassoziationen

SonnentalerpaarDer Geist des Wissenschaftlers funktioniert nach einem Verfahren der Bildassoziation, das die schnellste Methode der Verbindung und Auswahl zwischen den unzähligen Formen des Möglichen und Unmöglichen ist. Die Phantasie ist eine Art elektronische Maschine, die alle irgend möglichen Kombinationen durchprüft und diejenigen auswählt, die einem bestimmten Zweck entsprechen oder einfach die interessantesten, schönsten, amüsantesten sind, meint Italo Calvino (1923 – 1985). Was das nebenstehende Foto betrifft, so führt mich meine Fantasie auf ganz unwissenschaftliche Wege, wenn auch vielleicht nach demselben Prinzip, das in den Wissenschaften so erfolgreich ist.
Das Foto zeigt übrigens in Wahrheit eine Überlagerung von Sonnentalern unter dem Blätterdach von Bäumen und anderswo.

Ein Blumenstrauß und sein Schatten

SchattentalerBlumen sind die Liebesgedanken der Natur
Bettina von Arnim

Der Blumenstrauß wird von einer kugelförmigen Mattglaslampe angestrahlt. Das bringt der Schatten an den Tag. Denn die Form des Schattens hängt nicht nur von der Form des Schattengebers, also des Blumenstraußes ab, sondern auch von der Lichtquelle. Der Schatten ist eine hybride Abbildung von Lichtquelle und Schattengeber. Man kann ganz grob folgende Regel aufstellen: Befindet sich der Schattengeber dicht an der Projektionswand, dann dominiert die Form des Schattengebers vor der der Lichtquelle. Weiterlesen

Lichtsicheln im Advent

Glühbirnentaler-2Im Zimmer war es hell geworden. Das Licht der Glühbirne verlor sich zwischen den Möbeln, zerbröselte, löste sich auf.

Aber es ist nicht immer so, dass das Licht nur so zerbröselt, wie Guy Helminger es beobachtet. Manchmal zeigt das Licht bei vermeintlichen Abwegen einen erstaunlichen Sinn für Forminvarianz und physikalischer Notwendigkeit, wie die folgende Beobachtung zeigt.
Der Schatten eines Blumenstraußes an der Zimmerwand macht durch merkwürdige Lichtsicheln auf sich aufmerksam. Statt der erwarteten Abbildungen der unregelmäßigen Löcher zwischen den Blumen haben die Lichtflecken im Schattenbereich alle dieselbe Form. Das ist kein Effekt des heutigen 2. Advent, sondern hat eine ganz natürliche Erklärung.
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Im Jahr des Lichts (21) – Lampentaler – Sonnentaler im Zimmer

Lampentaler-1Bei einem Besuch bei Freunden fiel mir nicht nur das farbenprächtige Blumengesteck auf, sondern auch die merkwürdigenLichtkringel im Schattenbereich des Gestecks erregten meine Aufmerksamkeit. Obwohl die Löcher zwischen den Blättern unterschiedliche Form besitzen, rufen sie einheitlich gleichartig geformte kreisrunde Lichtkringel hervor.
Da Lichtkringel durch eine Lichtquelle hervorgebracht werden, lohnt es sich, zur Lichtquelle zu blicken. Im vorliegenden Fall handelt es sich um eine Lampe, deren Licht durch eine strukturierte runde Glasplatte fällt, die damit die effektive Form der Leuchte bestimmt. Weiterlesen

Im Jahr des Lichts (8) – Das Glück in einem Sonnentaler zu sitzen

IMG_4340aDie großen dunklen Räume der Kirchen werden zuweilen durch ein Loch im Dach oder im Kirchenfenster von einem Lichtstrahl durchdrungen. Dort wo er auftrifft erblickt man unabhängig von der Form des Loches meist eine kreisrunde Aufhellung, einen Sonnentaler. Dieses Phänomen wurde erst durch Kepler abschließend erklärt:

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

Demungeachet soll es Glück bringen, sich in einem einzigen Sonnentaler zu sonnen. Wenn das – wie im vorliegenden Fall – auch noch an einem 15.5.2015 in einer Kirche ist und man 35 wird, hat man ein ganzes glückliches Jahr des Lichts vor sich.

Im Jahr des Lichts (4) – vernebelte Sonnenfinsternis

Sonnenfinsternis-1999rv

Alles schien perfekt zu laufen, die Sonne schien vor blauem Himmel und es schien ausgeschlossen, dass sich daran in den nächsten Stunden noch etwas ändern würde. „Schien“ heißt aber nicht „scheint“. Kurz nach 9:00 Uhr zog nämlich langsam Hochnebel auf. Die Sonne sah jetzt aus wie ein Mond aus, und zu Beginn der erwarteten Sonnenfinsternis war nichts mehr vom Hauptdarsteller zu sehen. Normalerweise geht es umgekehrt. Der Tag beginnt mit Hochnebel, der dann allmählich verschwindet. Die Enttäuschung war natürlich groß. Zum Trost habe ich mir die Fotos der Sonnenfinsternis vom 11.8.1999 angeschaut. Um die momentane Stimmung in etwa zu treffen, zeige ich wie es im Schatten unter dem Nussbaum aussah: Die üblicherweise kreisrunden Sonnentaler hatten die aktuelle Form der zum großen Teil vom Mond abgedeckten Sonne angenommen.

Sonnentaler durch Reflexion

Lichtkreuz-meets-SonnentaleAls Kind besaß ich eine rechteckige Armbanduhr. Im Religionsunterricht – woanders hätte ich mir das nicht erlaubt – hielt ich die Uhr so in die Sonne, dass ich den Reflex an den Wänden verfolgen konnte. Manchmal ließ ich ihn auch in die Augen der einen oder anderen Mitschülerin fallen. Bei diesen Spielereien fiel mir auf, dass der Reflex trotz des rechteckigen Glases, durch das das Sonnenlicht reflektiert wurde, stets kreisrund oder – wenn es schräg auf die Wand auftraf – oval war. Obwohl mich dieser Befund sehr interessierte, kam ich nicht auf die Idee, einen Lehrer zu fragen. Ich konnte mir nicht vorstellen, dass auch nur irgendeiner von ihnen diese Spielerei gutgeheißen, geschweige denn ernst genommen hätte. Das Phänomen geriet in Vergessenheit, nachdem die Uhr das Zeitliche gesegnet hatte. Später waren meine Armbanduhren rund. Weiterlesen

Sonnentaler – am Ende des Lichtstrahls

Sonnentaler4558barvSchatten werden oft auf den Schlagschatten reduziert. Das ist das dunkle flächenhafte Ende auf dem Boden hinter dem schattenwerfenden Objekt. Der Schatten als Ganzes betrachtet ist aber ein lichtfreier Raum vom Querschnitt des Schattenwerfers, von dem aber normalerweise nur der Schlagschatten als Loch im Licht zu sehen ist. Nur wenn die Luft dunstig oder nebelig ist, kann man zuweilen auch den lichtfreien Raum dadurch erkennen, dass aus ihm weniger Licht zum Auge kommt, als aus der Umgebung.
Ähnliche Verhältnisse liegen bei den Sonnentalern vor. Auch Sonnentaler sind im Grunde Lichtsäulen, die vom Loch im Blätterdach der Bäume ausgehen und auf dem Boden als runder Lichtfleck sichtbar werden. Im vorliegenden Fall wird der Lichtstrahl durch Nebel sichtbar, die das Licht ins Auge reflektieren. Sie machen auf eine Weise die Entstehung des Sonnentalers sichtbar. Nicht zu erkennen ist dabei aber, dass der Lichtstrahl mit einem Querschnitt von der Form des Lochs im Blätterdach startet und als runder Lichtfleck auf dem Boden endet.

Sonnentaler literarisch

Sonnentaler_1Martin Wagenschein hat die runden Abbilder der Sonne, die man unter dem Blätterdach der Laubbäume sehen kann, ausdruckstark mit SONNENTALER bezeichnet. Ob er dabei an eine Passage aus François Rabelais‘ Roman Gargantua und Pantagruel gedacht hat, ist nicht verbürgt. Darin gibt es eine Szene, die auf die runden Lichtflecken der Sonne passen könnte. Eine Laube, von Wein überrankt ist eine ideale Voraussetzung für die Entstehung von Sonnentalern: Weiterlesen

Sonnentaler einmal anders. Oder: Zur Umkehrung der Quadratur des Kreises

Farbiger-Sonnentaler_1Farbiger-Sonnentaler_2Seitdem ich ein gläsernes Windspiel vor dem Fenster hängen habe, laufen bei Sonnenschein farbige Kreise über die Wände. Das ist aus zweierlei Gründen erstaunlich. Erstens bewegt sich das Windspiel, auch wenn keine Luftbewegungen auf andere Weise zu erkennen sind. Besonders im Sommer, wenn keine zirkulierende Luft durch die Heizung zu erwarten ist, kann man sich über die Sensibilität des Objekts wundern. Von Windspiel zu sprechen erweist sich spätestens durch diese Beobachtung gerechtfertigt. Zweitens ist nicht sofort einzusehen, wie diese kleine Glasscheibe von rechteckiger Form, 8 cm lang und 4 cm breit und mit prismatisch abgeflachtem Rand (siehe Abbildung unten links) einen kreisförmigen Lichtfleck hervorbringen und damit eine Art Umkehrung der Quadratur des Kreises zustande bringen soll. Die Diskrepanz zwischen dem Bild und dem Verursacher des Bildes ist so groß, dass ich erst aus der Korrelation zwischen der Bewegung des Windspiels und der Lichtkreise auf der Wand darauf gekommen bin, hier einen Zusammenhang zu sehen. Weiterlesen

Gemalte Kirchenfenster sind Gedichte

MariaNovella0002Gedichte sind gemalte Fensterscheiben!
Sieht man vom Markt in die Kirche hinein,
Da ist alles dunkel und düster;
Und so sieht’s auch der Herr Philister:
Der mag denn wohl verdrießlich sein
Und lebenslang verdrießlich bleiben.

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

Farbenprächtige Sonnentaler auf dem Wasser

Schlichting, H. Joachim. Physik in unserer Zeit 6 (2008), S. 302

Während normale Sonnentaler so alltäglich sind, wie die Sonne, die sich in ihnen abbildet, muss man schon etwas Glück haben, um farbige Sonnentaler auf einer Wasseroberfläche zu erblicken. Dann können auch die physikalisch hoch interessanten Quételet-Ringe sichtbar werden. (Eine genauere Beschreibungen des Phänomens findet man hier ). Weitere Beiträge zu Quételet-Ringen auf dieser Webseite befinden sich hier und hier).

PDF kann beim Autor angefordernt werden (schlichting@uni-muenster.de)

Wie passt die Sonne durch ein Loch?

Schlichting, H. Joachim. In: Experimente mit Sonnentalern in der Natur und im Klassenzimmer Grundschule 3 (2008) S. 25-27

Einen kindgerechten Umgang mit einem optischen Phänomenen bietet eine Unterrichtseinheit zum Thema Sonnentaler. Wenig Theorie und viele Experimente machen Gesetzmäßigkeiten des Lichts erfahrbar und regen zu sonnigen Entdeckungen an.

PDF: Wie passt die Sonne durch ein Loch?

Natur freihand – Optische Naturphänomene in Freihandexperimenten

Schlichting, H. Joachim. In: Praxis der Naturwissenschaften- Physik 48/7, 12- 17 + 4. Umschlagseite (1999).

Naturphänomene spielen in die Schulphysik eine untergeordnete Rolle. Als Argument wird häufig der experimentelle und mathematische Aufwand genannt. Man beschränkt sich daher auf Idealsituationen, in denen das zugrundeliegende physikalische Prinzip des Phänomens demonstriert werden kann. Dabei geht aber gerade die ästhetische und oft auch emotionale Wirkung vor allem auf nicht physikalisch ausgerichtete Menschen verloren, die als Motivation für die physikalische Auseinandersetzung dienen könnte.

Im folgenden sollen exemplarisch einige Möglichkeiten skizziert werden, wie  man sich mit Hilfe einfacher Experimente, die gewissermaßen freihand gelingen [1], wesentlichen Aspekten von Naturphänomenen anzunähern vermag. Über die Anregung, derartige Freihandexperimente in den Unterricht mit  aufzunehmen, soll auf diese Weise dafür plädiert werden, einfache physikalische Prinzipien wie die Ausbreitung des Lichtes in homogenen Medien, Schattenbildung, Brechung und Reflexion – im Rahmen von Naturphänomenen
zu diskutieren, bei denen die Verständnisschwierigkeiten weniger im  physikalischen Anspruch liegen, als vielmehr im ungewohnten Kontext. Aber nur in einem solchen Kontext machen physikalische Zusammenhänge für die meisten Schülerinnen und Schüler Sinn.

PDF: Natur freihand – Optische Naturphänomene in Freihandexperimenten

Sonnentaler – Abbilder der Sonne

Schlichting, H. Joachim. In: Praxis der Naturwissenschaften Praxis der Naturwissenschaften – Physik 43/4, 19 (1994).

Dass die obige Einsicht Thomas S. Kuhns nicht nur die großen wissenschaftlichen sondern auch die kleinen alltäglichen Entdeckungen betrifft, wird mir immer wieder am Beispiel der Sonnentaler bewußt. Obwohl es kaum jemanden gibt, dessen Netzhäute nicht von diesen ovalen bis kreisförmigen Lichtflecken unterschiedlicher Größe, die sich bei Sonnenschein am Boden unterhalb des Blätterdachs von Bäumen bilden, getroffen worden wären, haben die wenigsten sie als solche gesehen. Jedenfalls ist ihnen nichts aufgefallen, die Lichtflecken sind für sie zu keinem in irgendeiner Weise fragwürdigen  Phänomen geworden (Abb. 1 u.2). Selbst wenn ich meinen Mitmenschen die runden Lichtflecken zeige, bleiben sie meist völlig unberührt. Auf meine  Behauptung, bei den Flecken handele es sich um Abbilder der Sonne, reagieren sie in der Regel skeptisch bis ungläubig. „Abbild der Sonne“, das klingt
insbesondere in den Ohren naturwissenschaftlich vorgebildeter Menschen fast wie „Zeichen der Götter“ und erinnert eher an mythisches Naturerleben
als an rationale Naturerkenntnis.

PDF: Sonnentaler – Abbilder der Sonne