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Weihnachten

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Frohe Weihnachten 2021!

Da hier ebenso wie bei uns im Hause ausnahmsweise die klassischen Weihnachtbäume – ich meine die mit den richtigen – Nadeln in der Minderheit sind, leisten einige Laubbäume Amtshilfe. Da sie im Winter ohnehin nichts zu tun haben, weil sie im Herbst alle Blätter abgegeben haben, stellen sie sich bzw. ihre Äste und Zweige bereitwillig für die Aufnahme „echter“ Nadeln zur Verfügung. Es sind zwar keine botanischen Nadeln, sondern solche, die sich die Natur mit einigen ihrer zur Gebote stehenden Zutaten aus nichts als Wasser erschafft und den angebotenen nackten Ästen und Zweigen kunstvoll anheftet. Kunstvoll ist vielleicht nicht das richtige Wort, weil hier doch die Natur am Werke ist. Aber ihr wisst was gemeint ist: Naturschönheit. Jedenfalls sehen die Nadeln und damit die alternativen Weihnachtsbäume bis auf die Farbe ziemlich echt aus, wenngleich sich die Motive für derartige exzentrische Bewegungen unterscheiden: Während die grünen Nadeln dem Licht zustreben, suchen die weißen Nadeln die Kälte.
Die weiße Farbe hat sogar einen Vorteil – sie hellt den düsteren Wald an dieser Stelle stimmungsvoll auf und lenkt den Blick verheißungsvoll auf das Helle, dem wir in der nächsten Zeit entgegengehen. Für die Natur ist das zwangsläufig durch den Umlauf der Erde um die Sonne gegeben, für andere Entwicklungen kann nur die Hoffnung auf Aufhellung- und Aufklärung in Anspruch genommen werden.
Die Hoffnung wird nicht umsonst mit der Farbe Grün in Verbindung gebracht. Das „Grüne“ in dieser weißen Belaubungsaktion der Natur könnte man auch darin sehen, dass es hier kein Entsorgungsproblem gibt. Im Gegenteil, sobald es wieder wärmer wird, dienen die verflüssigten Nadeln einer ersten Wässerung für einen Wachstumsimpuls dem Frühling entgegen: Diese Weihnachtsbäume nadeln nicht, sie tropfen. Ich weiß, soweit sind wir noch nicht und wir feiern jetzt erst einmal Weihnachten!

In diesem Sinne wünsche ich euch/Ihnen Frohe Weihnachten. Bleibt gesund!

 

Korona statt Corona

Schön dass wir im Deutschen die faszinierende Naturerscheinung einer Korona nicht mit „C“ schreiben. Und damit die negativen Konnotationen, die mit Corona verbunden sind, nicht auf alles übertragen werden, was so klingt, möchte ich das in dieser Hinsicht sehr wechselvolle, zur Neigung gehende Jahr nicht verstreichen lassen, ohne eine schöne Korona zu zeigen. Diese Korona leuchtet aus einer ganz normalen Weihnachtsbaumkugel heraus. Diese farbenprächtige Interferenzerscheinung umgibt jede Lichtquelle, und sei es nur eine Reflexion einer solchen, sofern man sie ín der geeigneten Weise betrachtet. Genießt die Korona und handelt so, dass ihr die Gefahren der Corona im Blick behaltet!

Virtuelle Weihnachtsbäume

Ich denke, dass uns das diesjährige Weihnachtsfest lange in Erinnerung bleiben wird. Wie immer man es gestaltet, es wird anders sein. Ein Virus hat unsere Realität weitgehend in eine Virtualität verwandelt. Das gibt mir die Chance auch den Weihnachtsbaum virtuell auftreten zu lassen und zwar nicht nur einmal, sondern unendlich oft in drei verschiedenen Farben. (Durch Klicken auf Foto vergrößern. Seht ihr ihn jetzt?)
Wie kommt man zu einem solchen fraktalen Gebilde? Man nehme vier Weihnachtsbaumkugeln und füge sie zu einem Tetraeder zusammen. Da diese Konstellation dank der Schwerkraft nicht stabil ist, fixiere man sie mit einem transparenten Klebeband (siehe unteres Foto). Blickt man nun in den Hohlraum zwischen den Kugeln, so tut sich ein unendlich detailliertes Panorama von Reflexionen von Reflexionen… und so weiter ad infinitum auf.
Um nun ganz weihnachtsgemäß noch etwas Farbe in die Angelegenheit zu bringen, stellt man hinter den Kugeln noch einige farbige Kartons auf, so wie es im unteren Foto zu sehen ist. Statt eines Reflexionschaos der im Zimmer herumstehenden Dinge hat man jetzt klare Farben, die mit ihrer Farbe auf den Ursprung der Reflexe verweisen. Dabei dominiert – oh Wunder – die Figur eines Weihnachtsbaums in all seinen Zuständen und Größen bis hin zum unendlich kleinen. Im oberen Ausschnittsfoto steht er in gelber oder besser noch goldener Farbe oben in der Mitte. Er ist umgeben von vielen weiteren Exemplaren. Es sind theoretisch unendlich viele, weil das Reflektieren des Reflektierens…etc. ja zumindest theoretisch nicht aufhört. Um allerdings auf einer endlichen Fläche untergebracht werden zu können, werden sie immer kleiner, schließlich unendlich klein.
In der Physik nennt man solche Strukturen Einzugsbereiche, im vorliegenden Fall sind es sogenannte Wada-Bassins oder Wada-Seen, benannt nach dem japanischen Mathematiker Takeo Wada.

Ich wünsche Euch/Ihnen Frohe Weihnachten und ein paar erholsame Tage zwischen den Jahren. Bleibt/bleiben Sie gesund.

Corona infizierter Weihnachtsbaum

Corona macht auch vor dem Weihnachtsbaum nicht halt. Jede Kerze ist hier infiziert und von einer schönen Korona umkränzt (Im Deutschen meist mit „K“ statt mit „C“ geschrieben). Dieses spektralfarbene Ringsystem sieht nicht nur so aus wie eine Korona, es ist auch eine und zwar die nicht virale Variante eines optischen Naturphänomens.
In früheren Zeiten, wenn in der Adventzeit Kerzen in den Fenstern standen und die Scheiben wegen der winterlichen Kälte beschlagen waren, sah man häufig die Kerzenflammen von farbigen Lichtringen umgeben.
Leider gibt es heute fast nur noch Isolierglasscheiben, die einen kältebedingten Beschlag auf der warmen Innenseite vermeiden. Ganz abgesehen davon lässt zumindest in diesem Jahr auch die Kälte auf sich warten. Damit ist dieses Phänomen wie beispielsweise auch die Eisblumen auf den Fensterscheiben sehr selten geworden.
Aber es gibt eine Alternative, die zwar nicht das alte Phänomen in Gänze zurückbringt, aber einige Vorteile hat. Man blickt durch eine Tintenstrahlfolie auf die Kerzen und sieht die Flammen wie in alten Zeiten von Koronen umgeben. In diesem Fall sind es keine Wassertröpfchen, sondern winzig kleine und daher unsichtbare, gleich große Punkte in einer Tintenstrahlfolie. Sie haben die gleiche optische Wirkung und den zusätzlichen Vorteil, dass man gleich die Kerzenflammen eines ganzen Weihnachtbaums mit Koronen versehen sieht.
Zugegeben, die emotionale Wirkung früherer Zeiten kann dadurch sicherlich nicht wieder zurückgeholt werden, aber dafür funktioniert es unabhängig von einfach verglasten Scheiben, feuchten Innenräumen und einer kalten Außenwelt. Weiterlesen

Glänzende Weihnachtskugeln bilden ab…

… und bilden, sofern diese Abbildungen durchschaut werden. Einige Kugeln tanzen aus der Reihe. Worin unterscheiden sie sich von den anderen?

Wie dem auch sei. Ich wünsche euch allen, dass heute unter euren Weihnachtsbäumen nicht diese unerträgliche Leere herrschen möge.

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 Weihnachtsbaumkugeln 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 aufgrund der Rotfärbung (Absorption eines Teils des weißen Lichts (die Komplementärfarbe von Rot) und Ausstrahlung von rotem Licht), dieses mit Rot überlagert. 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. Bei der roten Kugel erkennt man, dass dieser Bereich wesentlich stärker rot ist als der übrige Bereich.
Aber nun feiert schön weiter und lasst euch davon nicht beirren!

Der Schwerpunkt der Kerze

Diesmal wurden die Kerzenhalter nicht an den Zweigen festgeklemmt, sondern s-kurvenförmig darüber gehängt. Der Rest wird von der Schwerkraft besorgt. Die unten angebrachte massive Kugel sorgt dafür, dass der Schwerpunkt der Kerze samt Halter stets unterhalb des Unterstützungspunkts liegt. Die Kerze „hängt“ also stabil. Jede Auslenkung aus der Ruhelage führt in die stabile Lage zurück. Weiterlesen

Nikolaus von Myra und die Nanologie

Die Nanophysik befasst sich mit einem Gegenstandsbereich, dessen typische Größenordnung vom Einzelatom bis zu einer Strukturgröße von 100 Nanometern (1 Nanometer ist ein Milliardstel Meter) befasst. Nano ist vom Altgriechischen νᾶνος nános = Zwerg‘ abgeleitet. Daran musste ich denken, als ich kürzlich in einem zum Teutoburger Wald gehörenden Waldstück auf mehrere Gartenzwerge stieß, die hier auf Baumstumpen stehend oder eine kleine Brücke über den Bach bewachend mir ungeniert in die Augen sahen (siehe Foto).
Ein wenig Recherche ergab dann, dass es sogar eine Wissenschaft von den Zwergen gibt, die Nanologie (klingt wesentlich besser als Zwergologie). Im Lexikon der Psychologie von Spektrum der Wissenschaft liest man unter Nanologie: „Lehre von den Gartenzwergen, die als Ausdruck bzw. Symbol einer spezifischen Kultur gelten; in deutschen Gärten gibt es vier bis fünf Millionen, weltweit etwa 100 Millionen Gartenzwerge“. Weiterlesen

Der Dezember

Das Jahr ward alt. Hat dünne Haar.
Ist gar nicht sehr gesund.
Kennt seinen letzten Tag, das Jahr.
Kennt gar die letzte Stund.

Ist viel geschehn. Ward viel versäumt.
Ruht beides unterm Schnee.
Weiß liegt die Welt, wie hingeträumt.
Und Wehmut tut halt weh. Weiterlesen

Steine: Ein mineralischer Weihnachtsbaum

Weihnachtsbaum-2017Obwohl die Bäumchen, die hier vor circa 160 Millionen Jahren im Solnhofener Plattenkalk gewachsen sind, wie Versteinerungen von Pflanzen aussehen (vgl. Weihnachtsbaum des Vorjahres), handelt es sich um Eisen- und Manganabscheidungen auf Kluftflächen des Kalks. Die baumartige Struktur erinnert mich in diesen Tagen an den Weihnachtsbaum. Diese „Weihnachtsbäumchen“ haben zwar keinen biologischen Ursprung, sondern verdanken sich rein chemisch-mineralogischen Vorgängen. Dafür sind sie aber steinalt und nadeln nicht. Weiterlesen

Steine: Ein steinalter Weihnachtsbaum

WeihnachtsbaumIn diesem Jahr habe ich einen sehr alten Weihnachtsbaum ausgewählt. Er ist viel älter als das Weihnachtsfest selbst und war vor vielen Millionen Jahren ein Farnblatt, das unter die Erde geriet, anschließend hohem Druck ausgesetzt war und durch komplexe erdgeschichtlich bedeutsame Vorgänge eine ziemlich naturgetreue Kopie seiner selbst hinterlassen hat. Der Fund solcher Versteinerungen und das allmählich wachsende Verständnis der geologischen Zeiträume, die für eine solche Versteinerung erforderlich sind, haben schließlich dazu geführt, das „biblische“ Alter der Erde von ca. 4000 Jahren in Frage zu stellen und zu immer realistischeren Abschätzungen des geologischen Erdalters zu gelangen. Weiterlesen

Schnee ist mehr als gefrorenes Wasser

schnee_tanne_img_6645_rvEs treibt der Wind
im Winterwalde
die Flockenherde wie ein Hirt
und manche Tanne ahnt,
wie balde
sie fromm und lichterheilig wird,
und lauscht hinaus.

Den weißen Wegen
streckt sie die Zweige hin bereit,
und wehrt dem Wind
und wächst entgegen
der einen Nacht der Herrlichkeit.

Rainer Maria Rilke (1875-1926)

Glitzernder Schein

Clip_145Schlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft 44/12 (2013), S. 54-55

Hightech-Lametta bringt Farben aus dem Nichts hervor. Das ist erstaunlich, denn eigentlich kann dieser Interferenzeffekt nur mit kohärentem Licht funktionieren.

Das Licht treibt sein lachendes Spiel
an der Oberfläche der Dinge.
Gaston Bachelard (1884 – 1962)

PDF: Glitzernder Schein

Rätselfoto des Monats Dezember 2012

083_Weihnachtskugeln_C

Weihnachtskugeln in der Auslage in einem Blumenladen.

Woher stammen die gelben Girlanden zwischen den Kugeln?

Erklärung des Rätselfotos des Vormonat: Einzugsgebiete – dendritische Strukturen in der Natur

Früher war mehr Lametta – Physikalische Gedanken zum Weihnachtsfest

WeihnachtenNordmeier, Volkhard; Schlichting, H. Joachim. In: Praxis der Naturwissenschaften -PhiS 60/8 (2011), S. 5 – 11

Weihnachtsphysik ist fast schon zu einem festen Begriff geworden. Darunter versteht man die physikalische Betrachtung von Objekten und Aktivitäten, die rund um das Weihnachtsfest eine gewisse Aufmerksamkeit erlangen. Im vorliegenden Beitrag wurden Weihnachtsbaumkugeln, die klassische Weihnachtspyramide und Wunderkerzen unter dem Aspekt eines energetischen Antriebs betrachtet.

PDF: Früher_war_mehr_Lametta

Thermodynamische Entzauberung

Schlichting, H. Joachim; Ucke, Christian. In: Physik in unserer Zeit 33/6, 284-286 (2002).

Alle Jahre wieder werden zur Adventszeit die Weihnachtspyramiden
entstaubt und im feierlichen Schein der Kerze in gemächliche Drehungen versetzt. Dabei können einem physikalisch motivierte Gedanken kommen.

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

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