Nach Genre filtern

1000 Antworten

1000 Antworten

SWR Wissen

Woher stammt die "Quarantäne"? Wie entsteht ein Schwarzes Loch? Warum fallen Wolken nicht vom Himmel? SWR-Redakteur Gábor Paál und unsere Gäste aus der Wissenschaft erklären Ihnen hier jeden Tag ein kleines Stückchen Welt. | Texte unter http://1000-antworten.de Viele Episoden dieses Podcasts stehen unter einer Creative-Commons-Lizenz. Sie können die Episoden unter Angabe der Quelle und der Lizenz unverändert in Ihrem eigenen Digitalangebot dauerhaft veröffentlichen. Die Episoden dürfen dabei nicht verändert oder kommerziell genutzt werden. Die Lizenz lautet CC BY-NC-ND 4.0.

5592 - Wie atmen Küken im Ei, bevor sie schlüpfen?
0:00 / 0:00
1x
  • 5592 - Wie atmen Küken im Ei, bevor sie schlüpfen?

    Luftblase im Ei versorgt das Küken mit Sauerstoff

    Was machen wir, wenn wir ein Frühstücksei kochen und verhindern wollen, dass es beim Kochen platzt? Wir stechen es an, an der stumpfen Seite. Warum? Weil da eine Luftblase ist. Diese Luftblase kann sich ausdehnen, wenn sie erhitzt wird, und dann droht sie zu platzen. Genau diese Blase dient dem Küken als Luftreservoir. Dort atmet es. Während das Küken im Ei heranwächst, wird die Luftblase immer größer, weil aus dem Ei Flüssigkeit verdunstet. Damit wächst der Luftanteil im Ei, und so hat auch das Küken mit der Zeit ein immer größeres Luftreservoir zur Verfügung.

    Eierschale hat 10.000 Poren

    Trotzdem klingt es vielleicht seltsam: Das bisschen Luft in dieser doch recht kleinen Blase soll reichen, um ein Küken bis es schlüpft – also drei Wochen lang – mit Sauerstoff zu versorgen? Wie soll das gehen? Denn die Eierschale selbst ist luftdurchlässig. In der Eierschale eines normalen Hühnereis befinden sich 10.000 Poren, über die ein ständiger Luftaustausch stattfindet. So kommt Sauerstoff ins Ei und somit auch in diese Luftblase.

    Wann und wie das Küken schlüpft

    Mit der Zeit wird es im Ei natürlich eng. Dann hämmert das Küken das Ei von innen auf und schlüpft. Draußen gibt es dann in jedem Fall genügend Luft.
    Tue, 26 Mar 2024 - 01min
  • 5591 - Tipp: "Ah&Oh" von ARD Wissen – neuer Instagram-Kanal

    Im neuen Instagram-Kanal "Ah&Oh" von ARD Wissen gibt es viele Aha-Effekte und faszinierende Phänomene. Wenn Ihr Instagram nutzt, guckt doch mal rein: https://1.ard.de/ahundoh

    Wed, 13 Mar 2024 - 01min
  • 5590 - Könnte man etwas unsichtbar machen, wenn man es mit ultravioletter Farbe bestreicht?

    Nein, aber die Idee klingt natürlich bestechend. Andererseits: Wenn es möglich wäre, hätte das wohl schon mal jemand gemacht. Wo also ist der Haken? Andersherum gefragt: Wann ist etwas überhaupt sichtbar?

    Sichtbar sind entweder Objekte, die selber Licht erzeugen und ausstrahlen – wie die Sonne oder eine Glühlampe – oder Objekte, Oberflächen, die Licht reflektieren. Fast alles, was wir täglich sehen, sind Oberflächen, die Sonnenlicht reflektieren.

    Quelle: Hans Kricheldorf, Professor für makromolekulare Chemie

    Und weiter:
    Man muss unterscheiden, dass es zwei Arten von „sehen“ gibt. Nämlich das physikalische Sehen – es kommt Licht und dringt in unser Auge ein. Das ist der physikalische Teil des Sehens. Aber was uns bewusst wird, bedarf einer Verarbeitung durch das Gehirn; das will ich als das „Wahrnehmen“ bezeichnen. Das ist nun wichtig, wenn wir fragen: Was ist unsichtbar und was ist sichtbar?

    Quelle: Hans Kricheldorf, Professor für makromolekulare Chemie

    Entsprechend, erklärt der Materialwissenschaftler, gibt es auch zwei Varianten der Unsichtbarkeit. Variante 1 bedeutet: Unsichtbar im Sinne von durchsichtig, transparent.
    Luft zum Beispiel oder eine hochtransparente Glasscheibe können wir physikalisch nicht sehen, weil von dort kein Licht zu uns zurückkommt.

    Quelle: Hans Kricheldorf, Professor für makromolekulare Chemie

    Und gleich die Einschränkung: Luft strahlt durchaus. Sie sendet elektromagnetische Wellen durch den Raum. Doch diese können wir nicht sehen, denn unsere Augen sind nur für einen winzigen Ausschnitt des elektromagnetischen Spektrums überhaupt empfänglich. Wir sehen keine Radiowellen – deren Wellenlänge ist viel zu lang. Wir sehen keine Röntgenstrahlen – die sind viel zu kurz. Unsere Augen sind eigentlich ziemlich beschränkt. Sie sehen nur die Farben des Regenbogens, und der ist ein dünner Strich in der Landschaft der elektromagnetischen Wellen. Würden wir die Wellenlängen der Regenbogenfarben in Schallwellen übersetzen, dann entspräche der Abstand zwischen dem inneren und äußeren Rand des Regenbogens gerade mal einer Oktave. Mehr nicht. Alle Lichtfrequenzen, die größer oder kleiner sind, sehen wir nicht.
    Alle diese diversen Strahlenbereiche, da strahlt Luft zum Beispiel im Mikrowellen- oder im Infrarotbereich. Wenn Sie Luft von Raumtemperatur vor eine kalte Wand blasen würden, dann würden Sie im Infrarot sehen, dass die Luft Wärme abstrahlt, Infrarotlicht abstrahlt. Dass wir Luft nicht sehen, ist also nur ein Phänomen des ganz kleinen Ausschnitts an Strahlung, den unser Auge wahrnimmt.

    Quelle: Hans Kricheldorf, Professor für makromolekulare Chemie

    Bleibt die Frage: Warum sind manche Stoffe dann durchsichtig – transparent – während andere das Licht reflektieren? Was ist es, was das Licht gewissermaßen im Stoff zur Umkehr zwingt? Es sind Elektronen, so der Experimentalphysiker Metin Tolan:
    Wenn elektromagnetische Wellen – Licht – auf einen bestimmten Stoff treffen, werden sie absorbiert oder nicht absorbiert. Das hängt von den Elektronen im Stoff ab. Wenn die Elektronen richtig mitschwingen können, wenn die richtig angeregt werden, werden die elektromagnetische Wellen absorbiert, die Elektronen verschlucken sie sozusagen. Im Glas können die Elektronen nicht so angeregt werden, deswegen ist das Glas durchsichtig.

    Quelle: Metin Tolan, Experimentalphysiker

    Glas oder auch Luft sind also durchsichtig, weil es keine Resonanz gibt – die Elektronen sind so eng an die jeweiligen Atome gebunden, dass sie sich von den Lichtstrahlen nicht stören oder gar zum Mitschwingen verleiten lassen. Deshalb geht das Licht einfach durch, ohne seine Energie abzugeben. Aber diese Stoffe sind bekanntlich eher die Ausnahme.
    Bei Metallen ist es genau nicht so. Da sind die Elektronen nicht so fest gebunden, die sind frei beweglich. Deshalb können Sie mit elektromagnetischen Wellen diese Elektronen natürlich auch ganz leicht anregen – und deshalb sind Metalle nicht durchsichtig. Diese Erklärung ist stark vereinfacht, aber das ist der Effekt.

    Quelle: Metin Tolan, Experimentalphysiker

    Zoomen wir uns nun wieder etwas heraus aus der Tiefenstruktur der Moleküle, der Atome und Elektronen. Denn da war ja noch die zweite Art der Unsichtbarkeit, von der Hans Kricheldorf gesprochen hat: In dieser Variante gelangen von einem Objekt zwar Lichtstrahlen in unser Auge – wir können es also physikalisch sehen – aber nicht wahrnehmen, einfach deshalb weil wir zwischen Objekt und Hintergrund keine Grenze erkennen können.
    Stellen Sie sich vor, dass Sie ein weißes Blatt Papier auf einen weißen Hintergrund kleben, der genau das gleiche Licht abstrahlt wie das weiße Papier. Jetzt gehen Sie 10 Schritte zurück, sodass Sie den Rand des Papieres nicht mehr sehen. Dann sehen Sie physikalisch das Papier, es strahlt Ihnen nämlich weißes Licht ins Auge – aber Ihr Gehirn kann es nicht mehr wahrnehmen. Und das ist der Witz von Tarnanstrichen oder Tarnüberzügen. Das machen Lebewesen in der Natur oder die Bundeswehr beim Einsatz.

    Quelle: Hans Kricheldorf, Professor für makromolekulare Chemie

    In der Frage , ob man etwas mit ultravioletter unsichtbar machen kann, werden nun genau diese beiden Varianten von Unsichtbarkeit vermischt.
    Beim Tarnen können Sie mit Anstrichen etwas erreichen, aber Sie können nicht durch Anstriche etwas komplett durchsichtig machen, so als ob es Luft wäre. Wenn Sie etwas Sichtbarem das reflektierte Licht wegnehmen wollen, würde die Sichtbarkeit für unser Auge nicht verschwinden. Denn wenn Sie einer Oberfläche, die Sie jetzt sehen, weil sie Licht reflektiert, diese Strahlung wegnehmen, dann ist sie einfach schwarz, aber als schwarzes Objekt natürlich sichtbar.

    Quelle: Hans Kricheldorf, Professor für makromolekulare Chemie

    Die "ultraviolette" Farbe wäre natürlich genauso schwarz.
    Tue, 12 Mar 2024 - 05min
  • 5589 - Wie lange braucht ein Lichtsignal vom Objekt ins Gehirn?

    Mit Lichtgeschwindigkeit vom Objekt aufs Auge

    Erst mal muss das Licht vom Objekt auf die Netzhaut des Auges gelangen. Diese Zeit hängt von der Entfernung des Objekts ab. Da die Lichtgeschwindigkeit bekannt ist – 300.000 km pro Sekunde – kann man die Geschwindigkeit leicht ausrechnen. Wenn ich ein Buch lese, das 30 cm von meinem Auge weg ist, braucht das Licht den hundert millionsten Bruchteil einer Sekunde. Wenn ich einen Baum in 30 Metern Entfernung sehe, dann braucht es 100-mal länger.

    Vom Auge ins Gehirn dauert's: Nerven arbeiten nicht in Lichtgeschwindigkeit

    Das macht also einen Unterschied – aber dieser Unterschied ist eigentlich belanglos: Von besagtem Baum zu meinem Auge braucht das Licht immer noch nur eine Millionstel Sekunde und diese Zeit kann man vernachlässigen. Denn viel länger ist die Zeit, die das Signal auf dem weiteren Weg von der Netzhaut ins Gehirn braucht. Das sind nämlich 50 bis 80 Millisekunden, also nur noch etwa den zwanzigsten Teil einer Sekunde. Das heißt, die Übertragungsgeschwindigkeit in den Nerven ist viel langsamer als das Licht. Man kann das auch anders anschaulich machen: Die Zeit, die das Signal vom Objekt zum Auge braucht, fällt erst bei astronomischen Größenordnungen ins Gewicht. Ein guter Anhaltspunkt wäre ein Asteroid, der in knapp 30.000 km Entfernung an der Erde vorbei saust; das ist knapp ein Zehntel der Strecke Erde/Mond. Da kann man wirklich sagen: Das Licht braucht vom Asteroiden zum Auge ungefähr so lange wie auf den restlichen Zentimetern vom Auge zur Sehrinde im Gehirn. Wir haben nun zwei Etappen betrachtet:
      Etappe: Der Lichtweg vom Objekt zur NetzhautEtappe: Die Nervenübertragung vom Auge ins Gehirn

    Gehirn braucht "Rechenzeit", bis ein Bild entsteht

    Es fehlt aber noch etwas. Denn was im Gehirn ankommt, sind unzählige elektrochemische Nervensignalen – die muss das Gehirn noch verarbeiten, um aus den vielen Signalen ein Gesamtbild zu konstruieren. Das ist also "Rechenzeit", und die dauert ungefähr nochmal so lange. Bis wir also ein Objekt wirklich erkennen, brauchen wir ungefähr 150 Millisekunden – also etwa eine Siebtel Sekunde. Und die allermeiste Zeit davon verbringt das Signal sozusagen "in unserem Kopf". Der Lichtweg vom Objekt zum Auge spielt erst eine Rolle, wenn wir zum Mond oder zu den Sternen gucken; auf der Erde ist er vernachlässigbar. Insgesamt kann man schon sagen: Unser Erleben, unsere Wahrnehmung hinkt der Wirklichkeit um mehr als eine Zehntelsekunde hinterher.
    Mon, 11 Mar 2024 - 02min
  • 5588 - Warum scheinen sich Räder manchmal rückwärts zu drehen?

    Wagon Wheel Illusion: Film und Realität unterscheiden

    Wissenschaftler sprechen hier von der "Wagon Wheel Illusion", also der Wagenrad-Illusion. Dabei muss man zwei Situationen unterscheiden: Film und Realität. Fangen wir mit dem ersten Fall an, da ist die Erklärung ein bisschen klarer. Im Film sehen wir in Wahrheit keine fließende Bewegung, sondern eine schnelle Abfolge von unbewegten Einzelbildern. Pro Sekunde sind das 25 Bilder, die so schnell hintereinander folgen, dass das Auge die einzelnen Bilder nicht mehr unterscheiden kann und das Gehirn aus den Einzelbildern eine Bewegung konstruiert. Jetzt stellen wir uns eine Szene aus einem klassischen Western vor. Dort tritt diese Wagenrad-Illusion besonders häufig auf. In dem Western wird eine Kutsche mit großen Rädern gezeigt. Wir konzentrieren uns auf ein einzelnes Rad und tun so, als hätte dieses Rad nur eine einzige Speiche. Dieses Rad würde sich im Uhrzeigersinn drehen. Nun sehen wir also 25 Bilder pro Sekunde. Beim ersten Bild steht die Speiche senkrecht nach oben, praktisch auf 12 Uhr. Das zweite Bild zeigt das gleiche Rad 1/25 Sekunde später. Jetzt könnte es passieren, dass das Rad in dieser 1/25 Sekunde genau eine volle Umdrehung vollzogen hat. Die Speiche stünde dann auf dem zweiten Bild wieder auf der 12-Uhr-Position. Beim dritten Bild ebenfalls und so weiter. Für den Zuschauer würde es dann so aussehen, als stünde das Rad still – denn die Speiche bewegt sich scheinbar nicht von der Stelle. Nun stellen wir uns vor, dass das Rad in 1/25 Sekunde keine volle Umdrehung macht, sondern ein bisschen langsamer ist. Die Speiche hat also nach der ersten 1/25 Sekunde noch nicht wieder die 12-Uhr-Position erreicht, sondern hat es nur bis zur 11-Uhr-Position geschafft. Auf dem dritten Bild ist es in der 10 Uhr-Position usw. Wenn wir diese Bildabfolge nun schnell hintereinander sehen, dann dreht sich das Rad scheinbar langsam rückwärts, also linksherum – 12 Uhr, 11 Uhr, 10 Uhr. Warum? Weil das Gehirn darauf programmiert ist, möglichst einfach und in kurzen Wegen zu denken: Wenn wir zwei Bilder sehen und auf dem einen die Speiche in der 12-Uhr-Position steht und auf dem nächsten auf der 11-Uhr-Position, dann konstruiert das Gehirn daraus eine kurze Bewegung linksherum von 12 nach 11. Den langen Weg rechtsherum zieht es gar nicht erst in Betracht. Wenn die Wahrnehmung es zulässt, geht das Gehirn also immer davon aus, dass sich Dinge langsam bewegen. Wagenräder haben bekanntlich mehr als eine Speiche. Das Beispiel sollte nur helfen, sich das Prinzip zu verdeutlichen. Das normale Kutschrad hat meist 12 Speichen. Da funktioniert das genauso. Sogar noch eher, weil für den Zuschauer ja eine Speiche aussieht wie die andere. Das heißt, um diesen langsamen Rückwärtseffekt zu erzeugen, muss gar nicht die einzelne Speiche eine voll bzw. fast volle Umdrehung machen, sondern es genügt, wenn nach 1/25 Sekunde die nachfolgende Speiche eine Position in der Nähe der ersten Position erreicht. Das Auge des Zuschauers unterscheidet die Speichen nicht, sondern glaubt, dass es sich um die gleiche Speiche handelt wie gerade eben, und sie sich nur etwas gegen den Uhrzeigersinn bewegt hat.

    Gibt es diesen Effekt nur beim Betrachten von Filmen? Oder auch in der Wirklichkeit?

    Die Antwort auf diese Frage ist umstritten. Das bestätigt auch Karl Gegenfurtner, Professor für Wahrnehmungspsychologie an der Universität Gießen. Er selbst meint, dass es diese Wagenrad-Illusion nur im Film gibt. Es gibt aber Leute wie den britischen Forscher Dale Purves, der überzeugt ist, dass der Effekt auch in der Realität auftreten kann. Was darauf hindeuten würde, dass unser Auge normalerweise keine kontinuierlichen Bewegungen wahrnimmt, sondern auch hier Bewegung wie eine kurze, schnell hintereinandergeschaltete Sequenz von Einzelbildern verarbeitet. Wie wenn wir einen Film gucken – und eben nicht in einem zeitlich kontinuierlichen Strom. Das ist aber noch nicht einhellig geklärt. Unter Umständen kann der Effekt auch bei elektrischem Licht auftreten. Normale Glühbirnen, die mit Wechselstrom betrieben werden, erzeugen ja in Wahrheit kein Dauerlicht, sondern flackern sehr schnell. Das heißt, die Lichtintensität schwankt 50-mal in der Sekunde. Das Auge nimmt das normalerweise nicht wahr, aber dieses Flackern könnte einen ähnlichen Effekt haben wie die schnelle Bildabfolge beim Film.
    Mon, 11 Mar 2024 - 04min
Weitere Folgen anzeigen