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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.

5594 - Warum ist der Himmel blau?
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  • 5594 - Warum ist der Himmel blau?

    Für dieses Phänomen gibt es eine physikalische Erklärung und eine psychologische.

    Lichtstreuung: blaue Lichtanteile werden stark abgelenkt

    Die physikalische Erklärung hat mit der Lichtstreuung zu tun: Das Sonnenlicht muss auf seinem Weg zur Erde durch die Atmosphäre. Die Atmosphäre ist wiederum voll mit allen möglichen Gasmolekülen. Wenn das Sonnenlicht auf diese kleinen Teilchen trifft, wird es gestreut, d.h. umgelenkt. Dabei wird das weiße Licht gleichzeitig in seine Bestandteile zerlegt, wie bei einem Prisma. Es wird also aufgespalten in die Regenbogenfarben: blau, grün, gelb, orange, rot. Die verschiedenen Farben werden unterschiedlich stark gestreut. Die Streuung ist umso stärker, je kleiner die Wellenlänge ist oder anders gesagt, je energiereicher die Strahlen sind. Nun sind blaue Strahlen energiereicher als rote. Die blauen Lichtanteile werden deshalb viel stärker bei der Streuung abgelenkt. Stellen wir uns nun einen wolkenfreien Himmel vor. Irgendwo an diesem Himmel steht die Sonne; die ist weiß bis gelb, auf jeden Fall ziemlich hell. Sie strahlt aber in alle Richtungen, nicht nur in unser Auge, sondern auch in die übrige Atmosphäre. Einige dieser Strahlen werden in der Atmosphäre so stark gestreut, dass sie wieder in unsere Richtung zurückgelenkt werden, also unser Auge treffen. Das sind aber nur die stark gestreuten Lichtstrahlen, sprich die eher blauen Anteile. Die roten Lichtstrahlen dagegen werden nicht so stark abgelenkt, das heißt, die erreichen uns gar nicht mehr. Der Himmel ist also blau, weil nur die blauen Lichtstrahlen so stark gestreut und abgelenkt werden, dass sie auf unser Auge treffen.

    Sprache prägt Wahrnehmung: Wir kennen ein Wort für die Farbe "Blau"

    Der Himmel erscheint uns auch deshalb blau, weil wir ein eigenes Wort für die Farbe Blau haben. Das sagt uns die Sprachwissenschaft: Es gibt Sprachen auf der Welt, die unterscheiden nicht zwischen Grün und Blau, sondern haben dafür nur ein Wort. Man kann davon ausgehen, dass diese Menschen Grün und Blau nicht als zwei verschiedene Farben wahrnehmen, sondern eher als verschiedene Schattierungen eines Farbtons. Es gibt sogar Sprachen, die nur drei Farbwörter haben, nämlich Schwarz, Weiß und Rot – wobei Schwarz und Weiß dann mehr oder weniger gleichbedeutend sind mit dunkel oder hell. Wenn man Menschen in diesem Sprachraum fragt, welche Farbe der Himmel hat, dann ist für sie der Himmel meist dunkel, gelegentlich hell und abends vielleicht auch mal rot. Aber einen „blauen“ Himmel kennen sie nicht, weil sie kein Wort für Blau haben und offenbar Blau auch nicht als eine eigenständige Farbe wahrnehmen. In dem Sinn prägt die Sprache wohl tatsächlich die Wahrnehmung.
    Sat, 14 Jan 2023 - 03min
  • 5593 - Hat Ostern germanische Ursprünge?

    Die Vermutungen, dass hinter Ostern germanische Ursprünge stecken, sind sehr vage. Wir sind in der heutigen Volkskunde bzw. der Europäischen Ethnologie von diesen sogenannten Kontinuitätsprämissen abgerückt und zweifeln die germanischen Kontinuitäten an. Auch die Namensherleitung von Ostern geht in eine ähnliche Richtung – den Namen in Verbindung zu bringen mit einer angeblichen germanischen Göttin namens Ostara ist äußert schwierig. Denn es spricht vieles dafür, dass es eine solche germanische Göttin nie gegeben hat.

    Vermutlich indogermanische Wurzeln

    Sehr viel wahrscheinlicher ist, dass aus dem Indogermanischen ein Wort wie "Eostra" im Hintergrund gestanden haben könnte, das so viel bedeutet wie "Morgenröte". Und das macht ja auch Sinn. Mit Ostern kommt sozusagen neues Licht in die Welt – die "Morgenröte der Erlösung". Das ist sehr viel besser nachvollziehbar.
    Fri, 29 Mar 2024 - 01min
  • 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
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