Staub

Tropfen als Staubsammler

Die grünen Pflanzenblätter sind hoch effektive „Kraftwerke“ zur Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energie der Pflanzen, die in ihrer Substanz gespeichert ist. Diese in der Oberfläche der Blätter integrierten „Kollektoren“ funktionieren umso besser, je sauberer sie sind. Regenschauer sind also nicht nur wegen des Wasserbedarfst der Pflanzen willkommen, sondern auch zur Reinigung der Blätter. Wie das funktioniert wurde an anderer Stelle ausgeführt. Hier kommt es mir darauf an zu zeigen, dass die Regentropfen, die auf die Blätter prasseln nicht nur leichten Staub (geringe Dichte, meist Pollen) aufzunehmen, sondern auch schweren (höhere Dichte als die des Wassers, meist Erde). Während der leichte Staub auf der Außenseite der Tropfen gesammelt wird (linkes Foto), findet der schwere im Innern der Tropfen Platz (rechtes Foto), um schließlich mit den Tropfen vom Blatt gefegt zu werden. Voraussetzung ist in beiden Fällen, dass der Staub hydrophil, also wasserliebend ist, um den Staub zu fixieren und das Blatt zumindest teilweise hydrophob, um nicht am Blatt haften zu bleiben, sondern von diesem abperlen kann.
Ich sollte erwähnen, dass das Blatt auf dem rechten Foto auf sandigen Boden gefallen war und zudem die Rückseite zeigt. Der Reinigungsmechanismus funktioniert, obwohl er in diesem Fall keinen Sinn macht.

Staubflusen – die kleinen Helfer.

Staub zeichnet sich dadurch aus, dass er kaum sichtbar sich auf alle Gegenstände niederlässt. Da Staubteilchen nur eine äußerst geringe Masse haben, ist wegen der Flächen-Volumen-Relation die Reibungskraft der Luft so groß, dass sie nur langsam sinken aber auch umgekehrt durch leichte Luftbewegungen wieder aufgewirbelt werden können.
Letzlich landet der meiste Staub auf waagerechten Flächen vor allem auf dem Fußboden. Dennoch verfügen diese Flächen über kleine Helfer, die angetrieben durch leichte Luftbewegungen einen großen Teil des Staubs einsammeln – die Flusen. Flusen setzen sich aus Haaren winzigen Resten von Textilien und ähnlichen Strukturen zusammen und haben die Eigenschaft anziehend auf den ordinären Staub zu wirken. Sie nehmen die kleinen Körnchen, die sich oft in ihrer Winzigkeit verstecken, bereitwillig auf und wachsen dadurch so stark an, dass sie schließlich nicht mehr übersehen werden können. Ein Bekannter von mir verriet mir, dass er diese kleinen „Staubsauger“ sehr schätze. Wenn sie eine bestimmte Größe erreicht hätten, brauchte er sie nur noch einzusammeln. Das sei schnell getan, geräuschlos und auch noch interessant. „Was du da für eindrucksvolle Strukturen zu sehen bekommst – einfach eindrucksvoll und vor allem Zeugnisse von der Kreativität der Natur“.
Mir ist zwar (noch) nicht ganz klar, welche Anziehungskräfte hier im Spiel sind, aber ich vermute, es sind elektrostatische. Aber davon vielleicht später.

Blütenstaubmuster

Der in unserer Gegend lang vermisste Regen hat ein kurzes Intermezzo eingelegt und zumindest den Blütenstaub vom Dach gespült. Dieser bildet unter den (auf)rührenden letzten Tropfen auf der Wasseroberfläche der Regentonne herrliche, chaotische Muster (siehe Foto). Schaut man genau hin so sieht man am oberen Rand der Mitte des Fotos gerade einen etwas verwischten Tropfen, der im nächsten Moment ins Wasser fällt und ein völlig neues Muster hinterlässt.
Auf dem Foto sind außerdem drei gleichartige Embleme zu erkennen. Wer weiß, woher sie stammen?

Rätselfoto des Monats Oktober

Wie kommen die Teile in die Tropfen?

Erklärung des Rätselfotos des Monats September 2019
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Staubflusen und Wollmäuse – Wesen komplexer Verhakungen (hangups)

Staubflusen treten nicht sofort in Erscheinung, sondern erst, wenn sie eine von der Wahrnehmungs- und Schmutztoleranz der jeweiligen Bewohner abhängige kritische Größe überschritten haben. Sie werden meist als störend bis abstoßend empfunden, obwohl sie selbst durch gegenseitige Anhänglichkeit entstehen und dabei zuerst die physikalische und dann die psychologische Sichtbarkeitsschwelle überschreiten. Weiterlesen →

Was wären wir ohne Staub?

Ohne den Staub,
worin er aufleuchtet,
wäre der Strahl nicht sichtbar.

André Gide (1869 – 1951)

Dass hier Lichtstrahlen durch die Öffnungen im Blätterdach der Bäume brechen, „sieht“ man nur, weil feinste Wassertröpfchen das Sonnenlicht, von dem sie getroffen werden, in alle Richtungen aussenden, sodass es auf diese Weise auch unsere Augen erreicht.
Daraus wird oft der Schluss gezogen, dass man Licht an sich nicht sehen kann. Dies sagt vielleicht etwas über die Vorliebe zu paradoxen Aussagen aber nicht zur Eigenschaft des Lichts.  Denn wie es unmittelbar einleuchtend (sic!) sein sollte, können wir nur etwas sehen, wenn Licht in unsere Augen fällt. Nur dadurch dass uns Gegenstände Licht zusenden, sieht man sie. Und wenn das Licht, das durch das Blätterdach fällt, nur gesehen wird, wenn Streuteilchen vorhanden sind, so spricht das nicht für dessen Unsichtbarkeit. Wir sagen ja auch nicht, Schall sei unhörbar, nur weil er in einer gegebenen Situation unsere Ohren nicht erreicht.

Blumen, die im Feuer gewachsen sind

„Ich brauche Blumen, die im Feuer gewachsen sind. Ich weiß, du hast einen geschickten Gärtner, der sie zu ziehen versteht. –
Zink, rief der König, gib uns Blumen.
Der Blumengärtner trat aus der Reihe, holte einen Topf voll Feuer und säete glänzenden Samenstaub hinein.
Es währte nicht lange, so flogen die Blumen empor…“

Novalis (1772 – 1801)

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Ein Lob dem Staub

Dust in the air suspended
Marks the place where a story ended

Thomas S. Elliot (1888 – 1965)

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Coloured rings on dusty surfaces- On natural phenomena in the everyday life world

Schlichting, H. Joachim. In: Journal of the Physics Education Society of Japan Supplement 2008 (Proc. of the International Conference on Physics Education 2006), p. 253 – 258

An everyday life phenomenon is described, which – from the physical point of view – turns out to be a nontrivial optical effect produced by the interaction of light and matter. The coloured rings – so called Quételet’s rings – are presented as an example to develop a physical view for the everyday life world. The aesthetical aspects of the phenomenon are expected to contribute to a kind of reenchantment of the world by means of physics. Besides to this general goal the phenomenon itself is shown in different contexts, demonstrated by a simple experiment and physically explained by a simple model.

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Farbenzauber mit dem Kosmetikspiegel

Suhr, Wilfried; Schlichting, H. Joachim. In: V. Nordmeier; A. Oberländer (Hrsg.): Didaktik der Physik- Kassel 2006. Berlin: Lehmanns 2006

An transparenten Schichten können in Natur und Alltag auf eine Weise Interferenzfarben entstehen, die im Laufe der Physikgeschichte zwar bekannt war, aber heute fast vergessen ist. Denn diese Farben bleiben dem absichtslosen Blick meist verborgen. Kennzeichnend ist, dass sie auch an Schichten von mehreren Millimetern Dicke entstehen können. Die grundlegenden Eigenschaften dieses Phänomens der sogenannten Quételetschen Ringe lassen sich mit so einfachen Mitteln, wie einer Lichtquelle, einem Schirm und einem Kosmetikspiegel sehr eindrucksvoll demonstrieren und untersuchen.

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Quételet-Ringe auf Fenstern

Schlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 36/4, 185-187 (2005).

Wenn man bei Dunkelheit mit einem Autoscheinwerfer eine Fensterscheibe anleuchtet, kann man manchmal in den Genuss eindrucksvoller Farbringe kommen. Erstaunlicherweise ordnen diese sich exzentrisch zum Spiegelbild des Scheinwerfers an, und ihr fiktiver Mittelpunkt liegt oft sogar außerhalb der Scheibe. Dies ist das seltene Phänomen der Quételet-Ringe.

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