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Farben

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Osterfeuer in der Krummhörn

In der Krummhörn wie auch in manchen anderen Gebieten Norddeutschlands finden die Osterfeuer bereits am Vorabend des Osterfestes statt. Das flache Land macht es möglich, aus der Ferne auch noch einige weitere Feuer am Horizont zu erleben. Auf diesem Foto sieht man auf der rechten Seite zwei helle Flecken. Das sind Osterfeuer von Nachbardörfern.

Abendstimmung am Meer

Abendglühgold zittert auf träumender See.
Eine Möwe zieht ihre einsamen Kreise.
Auf dem Wasser treibend, ein Boot. Und leise, leise
Bringt mir der Wind eine müde Weise. – –


Närrisches Herz, was stimmt dich so weh?

Joachim Ringelnatz (1883 – 1934)

Farben im Eis

Nachdem es in den letzten Tagen heftig gefroren hat, wollte ich feststellen, wie dick die Eisschicht auf der Regentonne geworden war. Dazu habe ich mit einem Stein ein Loch in die mehrere Zentimeter dicke Eisschicht geschlagen. Schon beim ersten Schlag flammten die dadurch entstandenen feinen Spalten in leuchtenden Farben auf.
Sie entstehen dadurch, dass nicht nur das Eis gebrochen wird, sondern auch das Licht, das die Sonne gestern reichlich zur Verfügung stellte. Und das kommt so. Wenn die Lichtwellen durch die sofort mit Luft gefüllten Spalten gehen, wird an den Grenzflächen zwischen Eis und Luft und Luft und Eis ein Teil der Wellen durchgelassen, ein anderer reflektiert. Überlagern sich dann die an der ersten und an der zweiten Grenzfläche reflektierten Teilwellen im Auge oder auf dem Chip der Kamera, so kommt es zu sogenannten Phasenverschiebungen, weil sie geringfügig unterschiedlich lange Wege zurückgelegt haben. Dadurch wird die Farbzusammensetzung des weißen Lichts so gestört, dass einzelne Farben sichtbar werden. Genau das ist im obigen Foto zu sehen.
Beim Fotografieren muss man sich beeilen, weil die dünnen Spalten meist sehr schnell wieder zusammenfrieren und damit der Farbeffekt wieder verschwindet.
Sag niemals Eis sei transparent und farblos. Es kann auch anders.

Kerzenschein-Magie

Hier sieht man mehr als einen Kerzenschein. Es sind unendlich viele, von denen allerdings fast alle bis auf die die wir hier sehen im Unendlichen verschwimmen und verschwinden. Ausgangspunkt ist eine brennende Kerze (die allerdings auf dem Foto nicht zu sehen ist). Ich habe sie bei Dunkelheit vor eine Doppelglasscheibe gehalten und die Reflexe fotografiert. Mir wurde gleich ganz weihnachtlich zumute 😉

Streifendes Licht

Das Erwachen der Welt aus dem Schlaf als Schimmer neuer Möglichkeiten.

Sonnenaufgang im Nebel

Manchmal habe ich den Eindruck, die Welt mit den Augen William Turners zu sehen. Die Natur gibt sich reichlich Mühe seine Kunst nachzustellten. Oder war es vielleicht umgekehrt?

Wenn der Herbst alle Farben auf einmal trägt.

Wenn der Herbst alle Farben auf einmal trägt, zeigt sich die Natur von ihrer kreativsten Seite. Jeder Baum wird zum Kunstwerk, jeder Spaziergang zu einer kleinen Naturshow voller Licht, Wind und Farbenspiel.


Herbstblatt

Dieses auf einem Spaziergang gefundene Herbstblatt fand ich so schön, dass ich es mit nach Hause nahm, um es vor einem neutralen Hintergrund zu fotografieren. Erst so entfaltet es seine ganze farbliche Pracht, in der die Abweichungen von einer perfekten Symmetrie erst den ästhetischen Reiz des Fundstücks ausmachen.

Die Zaubernuss macht den Anfang

Wenn man an Herbst denkt muss es nicht nur das fast schon sprichtwörtliche Grau in Grau sein. Die Zaubernuss bemüht sich mit ihrer Farbenpracht das Vorurteil zu widerlegen. Sie bietet in diesem Moment ein prächtiges Schauspiel – als hätte der Herbst selbst den Pinsel geführt. In leuchtendem Gelb, feurigem Rot und diversen Grüntönen erzählt jedes Blatt eine Geschichte vom Wandel, vom Vergehen und Werden. Ein leiser, farbenfroher Abschied des Sommers – würdevoll, lebendig, zauberhaft.

Impressionen aus der Krummhörn 10 – Morgendämmerung

In dem Maße wie sich der Sommer dem Herbst zuneigt, finden sowohl die Farben des Himmels wie die des flachen Landes gemeinsam eine passende Färbung. Dieser Morgen zeigt, dass der Tag einige Mühe hat, in Gang zu kommen. Kann man es mir verübeln, dass es mir ähnlich geht?

Herbstfarben

Im Herbst verfärben sich die Blätter vieler Bäume in leuchtende Gelb-, Orange- und Rottöne. Dieser Prozess beginnt, wenn die Tage kürzer und kühler werden. Das Chlorophyll, das für die grüne Farbe zuständig ist, wird abgebaut, und andere Farbstoffe wie Carotinoide und Anthocyane treten hervor. Die Verfärbung ist ein Zeichen dafür, dass sich der Baum auf den Winter vorbereitet und seine Energie spart, indem er die Versorgung der Blätter einstellt. So entsteht jedes Jahr ein farbenfrohes Naturschauspiel.

Sanddünen im Licht der Sonne

Sanddünen im Licht der Sonne erscheinen wie lebendige Skulpturen der Natur. Ihre sanft geschwungenen Linien und wellenförmigen Strukturen entstehen durch das Zusammenspiel von Wind und Zeit. In der tief stehenden Sonne werfen sie lange Schatten, die ihre feinen Konturen betonen und jede Welle, jede Kante sichtbar machen. Das Licht lässt die Farbnuancen des Sandes – von hellem Gold bis zu warmem Ocker – in ständiger Veränderung leuchten. Ihre Oberfläche wirkt mal glatt, mal geriffelt, je nach Windrichtung und Körnung. In ihrer stillen, stetigen Bewegung vereinen Sanddünen Form, Rhythmus und Vergänglichkeit – eine Ästhetik der Stille und des Lichts.

Ein Stern im flachen Wasser

Im Schatten der vom Sonnenlicht beleuchteten Blasen erkennt man kreuzförmige helle Lichtfiguren auf dem Boden.

H. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaft 7 (2025), S. 46 – 47

Eine lichte Art von Schatten
Friedrich Nietzsche

Manchmal projizieren Blasen, die auf einem flachen Gewässer treiben, kreuzförmige Leuchtfiguren auf den Boden. Sie stammen von einem subtilen Wechselspiel, wenn das einfallende Licht auf Aufwölbungen des Wassers trifft.

An einem sonnigen Tag schien in einer mit Wasser gefüllten Wanne etwas nicht zusammenzupassen: Auf ihrem Boden beobachtete ich helle Lichtkreuze; auf der Oberfläche drifteten Blasen. Offenbar standen beide in Verbindung. Aber was passiert bei der Wechselwirkung des Lichts mit der Blase, so dass man deren Form in der Projektion nicht wiedererkennt? Jedenfalls drängt sich eine Kreuzform nicht gerade auf.
Eine ähnliche Beobachtung muss vor mehr als 500 Jahren bereits Leonardo da Vinci gemacht haben. Er notierte, »der durch die Blase an der Oberfläche des Wassers gehende Strahl« werfe »auf den Grund des Wassers ein kreuzförmiges Bild von dieser Blase«. Leonardo illustriert das mit einer kleinen Skizze und fügt hinzu: »Ich habe die Ursache noch nicht erforscht, aber ich glaube, dass es von anderen kleinen Blasen kommt, die um diese größere gesammelt sind«.

Eine einzelne Blase hinterlässt nicht nur einen schemenhaften Schatten auf dem Boden eines Behälters, sondern auch ein faszinierendes Lichtkreuz und unterschiedliche Farbphänomene.

Ob das stimmt, lässt sich untersuchen, indem man es selbst ausprobiert und in einer flachen Schüssel mit Wasser ein Paar schwimmende Blasen erzeugt. Damit die Blasen etwas länger halten, kann man dem Wasser etwas Spülmittel zufügen.

Vielleicht fällt der einen oder dem anderen auf, dass ein Strohhalm, mit dem man die Blasen empor blubbern lässt, ebenfalls eine ganz ähnliche Lichtfigur auf dem Boden hervorruft. Sie umgibt den eingeschnürten Schatten des Strohhalms an der Stelle, an der dieser die Wasseroberfläche durchstößt (siehe: Lichtstern zwischen eingeschnürten Schatten). Dieses auch Shadow-Sausage-Effekt genannte Phänomen tritt bei benetzbaren Gegenständen auf, die eine Wasseroberfläche durchdringen. Es kommt dadurch zustande, dass das Wasser ein Stück weit am Strohhalm hochsteigt und somit einen konkaven Meniskus bildet, der den Halm ringförmig umgibt. Daran wird das Licht der jeweiligen Krümmung entsprechend gebrochen und auf den Boden des Behälters gelenkt. Dort durchwirkt es den Schatten in Form einer Brennlinie. Das Phänomen ist also auf einen kreisförmigen Meniskus angewiesen, der das Licht bricht.
Die auf dem Wasser driftende Blase hat eine entscheidende Eigenschaft mit dem Strohhalm gemeinsam: Sie ist wasserliebend – schließlich ist ihre Haut aus Wasser. Deswegen umgibt auch sie sich mit einem konkaven Meniskus. Das passiert nicht nur außen, sondern auch innen, und beide Menisken spielen eine Rolle bei der Brechung.
Das Phänomen lässt sich leicht mit einem Laserpointer demonstrieren, der aus der Richtung des einfallenden Lichts leuchtet. Mit dem Strahl kann man den Rand der Blase gewissermaßen Punkt für Punkt abtasten. Für drei Strahlen, die von den Punkten 1, 2 und 3 ausgehen und von außen durch den Meniskus gerichtet werden, erkennt man, an welcher Stelle sie zur Ausbildung der Figur auf dem Boden des Gefäßes beitragen.

Die Lichtstrahlen, die durch die Punkte 1, 2 und 3 auf dem Meniskus der Blase gehen, werden durch je einen Laserstrahl nachgestellt. Unter Wasser nähern sich die Strahlen an und tragen auf dem Boden des Gefäßes zur Brennlinie bei, dem Leonardo-Kreuz.

Weil die Blase weit gehend transparent ist, kommen im Unterschied zum Shadow-Sausage-Effekt nun auch die Teile des Meniskus zur vollen Geltung, die durch den undurchsichtigen Strohhalm normalerweise ausgeblendet werden. Sie tragen zu den Brennlinien auf dem Boden bei und komplettieren die Shadow-Sausage-Lichtfigur zum Leonardokreuz. Es ist eine »Astroide«, auch Sternkurve genannt.
Durch den inneren Meniskus kommen außerdem weitere Wechselwirkungen des Lichts ins Spiel. Das Licht, das auf die steilen Flanken des Meniskus trifft, wird zunächst von der Luft ins Wasser gebrochen, also vom optisch dünneren ins optisch dichtere Medium. Anschließend trifft es teilweise auf den gegenüberliegenden Meniskus, seinerseits eine Grenze zum optisch dünneren Medium der Luft.
An einigen Stellen überschreitet der Einfallswinkel den Grenzwinkel der Totalreflexion. Das bedeutet, das auftreffende Licht geht nicht mehr ins andere Medium über, sondern wird vollständig zurückgeworfen. Zur Lichtfigur trägt davon nur die Brechung bei, die an dem von der Lichtquelle abgewandten Teil des Meniskus stattfindet. Dessen Oberfläche ist bezüglich des Profils der Blase konvex und bezüglich der Form des Wasserrings konkav. Sie vereinigt daher in sich die Eigenschaften von Wölb- und Hohlspiegel. Das daran spiegelnd reflektierte Licht wird sowohl aufgefächert als auch quer dazu fokussiert. Auf dem Gefäßboden macht es sich in Form von zwei sich schneidenden Brennlinien bemerkbar. Sie markieren die Ecke des Leonardokreuzes, die der Lichtquelle zugewandt ist.

Auf den inneren Meniskus fallendes Licht wird teilweise totalreflektiert

Bei genauerer Betrachtung kann man neben der auffälligen Astroide weitere Lichterscheinungen auf dem Boden entdecken. Einerseits verliert das weiße Licht beim Durchqueren der dünnen Blasenwand Farbanteile – das liegt an Interferenzeffekten. Andererseits bündelt die innere Blasenwand das Licht. Sie wirkt wie ein sphärischer Hohlspiegel auf das von schräg oben einfallende parallele Licht. Weil hier jedoch die Brennweite viel kürzer ist als der Abstand zum Gefäßboden, strebt das Lichtbündel nach Durchlaufen des Fokus wieder auseinander. Es erscheint auf dem Gefäßboden als eine tropfenförmige Lichtfigur, und die dadurch bedingte Auffächerung des Lichts macht sich als schattenhafte Abdunkelung bemerkbar. Sie erweist sich als passender Hintergrund für das Leonardokreuz.
Vielleicht war Leonardo die Komplexität der Lichtwege bewusst geworden. Das mag ihn zu der Vermutung verleitet haben, die komplexe Wirkung zahlreicher kleinerer Blasen sei dafür verantwortlich.

Quelle

Leonardo da Vinci. Tagebücher und Aufzeichnungen. In: A. Lücke (Hrsg.) Leipzig 1940, S. 754 (Manuskript F 28 v).

Dämmerung in der Krummhörn

Manchmal sind die Morgendämmerungen in der Krummhörn so intensiv, dass die Farben nahezu unwirklich erscheinen. Im vorliegenden Fall kündigt sich die Sonne mit einer Art rotem Dom an, der ihrem eigenen Erscheinen ausdruckstark vorausgeht.

Feuerwerk im Schlossgarten von Versailles

Die Nacht hat sich über Versailles gelegt, und die Schatten der barocken teilweise illuminierten Gartenarchitektur wirken nun wie stille Kulissen – Hecken, Brunnen und Statuen verschwimmen im Zwielicht. Dann, ein kurzes Innehalten der Dunkelheit: der Himmel über dem Schlossgarten beginnt zu leuchten.
Am Firmament erscheinen die verschiedensten Figuren, gefolgt von einem silbernen Regen, der langsam über den Grand Canal herabrieselt gefolgt von erstaunlich lang anhaltende Negativbilder der Lichtfiguren. Die Wasseroberfläche spiegelt das Spektakel, als wolle sie den Himmel verdoppeln. Die zahlreichen farbig beleuchteten Fontänen der Springbrunnen sorgen für eine angemessene Erdung dieser losgelösten Lichtfiguren.
Die auf den Treppen sitzenden und auf den Terrassen und entlang der Alleen versammelten Zuschauer blicken gebannt zum Himmel. Ihre Gesichter flackern im Licht der explodierenden Feuerwerkskörper – andächtig, wie vor einem göttlichen Schauspiel. Erstaunlich präzise auf das optische Geschehen abgestimmt erklingt feierliche Musik aus längst vergangenen Zeiten – Lully vielleicht, oder Rameau – während goldene Funkenkaskaden wie königliche Insignien durch die Luft fallen.
Schließlich, ein Finale aus Licht und Donner – der Himmel ein einziges gleißendes Gemälde aus Glanz und Grollen. Und dann: Stille. Nur das Echo vergangener Pracht liegt noch in der Luft, während der Rauch sich langsam über den nächtlichen Garten legt, wie ein Schleier über einem kostbaren Traum.

Ich belasse es bei dieser atmosphärisch-poetischen Beschreibung, denn die physikalischen Hintergründe zum Feuerwerk habe ich an anderen Stellen beschrieben (z.B. hier und hier).

Lichtimpressionen am Wasser

Wenn man an einem Gewässer sitzt und sich die Reflexionen der umgebenden Wolken und anderer Dinge im Wasser betrachtet, gewinnt man nicht selten den Eindruck, dass in den Reflexionen die Farben wesentlich satter und kräftiger erscheinen als sie es in der Realität sind. So auch in diesem Foto. Vermutlich irritiert einen daran, dass hier nicht wie zu erwarten eine Qualitätsminderung zu beobachten ist, sondern eher das Gegenteil.
In der Tat sind mehrere physikalischen Vorgänge im Spiel, die zu dieser Veränderung des Spiegelbilds führen. Ich nenne nur die wichtigsten:
Intensitäts- und Farbfilterwirkung: Das im Wasser gespiegelte Bild des Himmels umfasst einen größeren Winkelbereich. Da es vom Winkel und von der Wellenlänge des Lichts abhängt, welcher Anteil des auftreffenden Lichts reflektiert und welcher ins Wasser hinein gebrochen wird, ändert sich der Farb- und Intensitätseindruck im Vergleich zum direkten Anblick des Himmels. Von einem höheren oder niedrigeren Beobachtungsposten betrachtet, müsste das bereits bemerkbar sein.
Polarisation: Das reflektierte Licht wird in Abhängigkeit vom Winkel teilweise polarisiert. Dadurch werden bestimmte Lichtanteile (z.B. Streulicht) vermindert, was ebenfalls zu einer verstärkten Sättigung der Farben führt.
Anders als man es vielleicht erwarten würde, führt die Reflexion des Lichts im glatten Wasser trotz der Verringerung der Intensität des Lichts oft nicht zu einer Verminderung sondern eher zu einer Verstärkung des Farbeindrucks.

Farbmagie im Spinnennetz

In der Nacht hatte die kleine Kreuzspinne mit viel Mühe ein Netz gesponnen. Es hing an der Wäscheleine zwischen Haus und Schuppen. Als die Sonne aufging und ihre ersten Strahlen durch das Netz schickte, geschah etwas Magisches: das Spinnennetz verwandelte sich in ein schillerndes Kunstwerk. Jedes Webfaden begann zu glitzern und zu funkeln, als wäre er mit tausend rechteckigen Diamanten besetzt. Die Farben des Regenbogens tanzten über die Oberfläche des Netzes und schufen ein faszinierendes Schauspiel aus Licht und Schatten.
Das Spinnchen, das in der Mitte ihres Netzes saß, war selbst überwältigt von der Schönheit, die ihr mit Hilfe der Sonne gelungen war. Die Farben strahlten in allen Richtungen und zogen die Aufmerksamkeit der Tiere im Wald an. Die Vögel hielten inne, um das Schauspiel zu bewundern, und die Insekten tanzten um das Netz herum, um es bloß nicht zu beschädigen.
Jeder wusste, dass das farbige Netz etwas Besonderes war, und wollte es in seiner Erinnerung festhalten. Als die Sonne höher stieg und das Licht sich veränderte, begann das Netz langsam zu verblassen, aber die Erinnerung an den magischen Moment blieb.
Das Spinnchen wusste, dass ihr Netz nicht nur für den Broterwerb nützlich war, sondern auch ein kleines Stück Magie verkörperte, das Freude und Staunen in die Herzen der kleinen Tiere und großen Menschen brachte. Und so lebte es glücklich weiter, immer bereit, neue Wunder zu weben und zu erleben wenn die Sonne wieder aufging.

Dichteste Kugelpackung auf einem Wassertropfen

Die CD-Rom hat als Speichermedium wohl lange ihren Zenit überschritten. Was macht man also mit den Resten? Spielen! Dabei ist mir schon vor längerer Zeit ein Wassertropfen auf die CD gefallen und hat sich zu einem fast kugelförmigen Gebilde zusammengezogen. Offenbar war die CD mit ihren feinen Rillen nicht attraktiv oder besser wasserliebend (hydrophil) genug, sodass dem Wasser nichts anderes übrig blieb, als sich in sich selbst zurückzuziehen, also eine Kugel zu bilden. Ganz dazu kam es nicht, weil auch die Schwerkraft noch ein Wörtchen mitzureden hat. Aber anders als im menschlichen Bereich kam es schnell zu einem Kompromiss in Form einer etwas plattgedrückten Kugel. Als mir dann ein Staubkorn auf diesen Edeltropfen fiel (ein weiterer Zufall), rutschte der nicht etwa ab, sondern begab sich flugs zur höchsten Stelle. Weil das Winzigkeit schlecht zu sehen ist, positionierte ich mit einer Pinzette einige kleine (ca. 2 – 4 mm im Durchmesser) Styroporkügelchen auf den Tropfen, die es ebenfalls auf die Spitze trieb (siehe Foto). Und da nicht alle Platz hatten, arrangierten sie sich zu einer maximal platzsparenden Konstellation.
Vielleicht wird sich die eine oder der andere fragen, wie mir die farbige Illumination gelungen ist. Nun, sie stellte sich von selbst ein. Die Rillen auf der CD sind so fein, dass sie ins Innere des Lichts, der Wellenstruktur „eingreifen“ und zu Interferenzerscheinungen führen. Sie zwingen gewissermaßen das weiße Licht, Farbe zu bekennen und zu offenbaren, woraus es besteht.

Farbige Vorschau auf den Frühling

Nicht nur das kräftige Gelb, sondern auch die glitzernden Eiskristalle, die die Zaubernuss überzuckern, wollen so gar nicht in das ansonsten dominierende Grau in Grau dieser Zeit passen. Doch die Richtung, in die die Stimmung angesichts dieser hellen Farben gerichtet wird, heißt eindeutig Frühling – ganz unabhängig davon was uns der Winter noch bringen wird. In Umkehrung der üblichen Reihenfolge: Blätter – Blüte beginnt die Zaubernuss mit der Blüte und lässt sich für die Ausbildung der Blätter Zeit. Doch der Zauber dieser Nuss erstreckt sich auch auf die Blätter, indem diese zu einer ganz anderen Zeit, im Spätherbst, in tief gesättigten bunten Farben dem grauen Einheitstrend der Natur ein Stück weit entgegenwirken.

Farbenfrohes Spinnennetz

Aktive Spinnennetze sind zurzeit in unseren Breiten nicht zu finden. Denn die Spinnen haben sich an einem frostfreien Ort im Boden oder sonstwo verkrochen, wo sie in Kältestarre verharren bis der Winter vorbei ist.
Dieses farbenfrohe Foto wurde denn auch in einer wärmeren Gegend aufgenommen, wo die Spinnen weitgehend unabhängig von der Jahreszeit agieren können. Aber nicht deshalb lassen sie ihr Netz in derart schönen Farben erstrahlen, auch handelt es sich nicht etwa um eine zusätzliche Gemeinheit der Spinne, zumindest die ästhetisch empfindenden Insekten ins Netz zu locken. Die Insekten und selbst die Spinnen werden die Farben zumindest in dieser Weise gar nicht sehen.
Die bunten Reflexe sind gar keine „richtigen“ Farben, die Pigmente der Netze sind eher von einem schmutzigen Grau. Vielmehr hat man es mit Strukturfarben zu tun, die sich den sehr kleinen Segmenten des Spinnennetzes insbesondere den winzigen Klebetröpfchen auf den spiralförmigen Fangfäden verdanken und nur aus bestimmten Blickwinkeln nahezu in Richtung Sonne wahrzunehmen sind. Diese Strukturen sind von der Größenordnung der Wellenlänge des Lichts und beeinflussen das auffallende weiße Licht so, dass es in systematischer Weise in einzelne Spektralfarben zerfällt.

Ick bün all dor!

Kann ich denn nicht mal ungestört in ein vereistes Gewässer blicken, ohne dass da ein Typ auftaucht und mir wie der Hase in dem plattdeutschen Volksmärchen vom Wettlauf des Hasen mit dem Igel zu verstehen gibt: „Ick bün all dor!“
So jedenfalls kam es mir vor, als ich gestern in einen zugefrorenen Teich blickte, dessen ziemlich glatte (aber noch nicht begehbare) Eisfläche zwar den Durchblick/Rückblick auf das Vergangene (hauptsächlich Vermoderndes) erlaubte aber keinen deutlichen Hinweis auf das Kommende Neue zu erkennen gab. Bis auf diese verhuschte Gestalt, die uns hier verängstigt oder sich ertappt fühlend entgegenblickt.
Mir kam sofort der betrogene Hase im Märchen in den Sinn verbunden mit dem unschönen Gedanken, dass auch hier der Start in ein von uns allen gewünschtes Gutes Neues Jahr irgendwie betrüblich erscheint.
Doch dann wurde mir mit Erleichterung klar, dass die farbige Gestalt auf dem Eis von ölhaltigen Stoffen herrührt, die von den unter dem Eis vermodernden Pflanzen stammen (und nicht von dem was vom alten Jahr übrig geblieben ist). Diese Stoffe driften zur Wasseroberfläche, werden aber beim Gefrieren nicht in den Eiskristall eingebaut und bleiben als irisierende dünne Schicht auf der Oberfläche zurück. So kann der physikalische Blick helfen, Ängste zu bewältigen 😉

In diesem Sinn wünsche ich euch allen einen guten Start ins Neue Jahr!

Eine Lichtsäule läutet die Sonnenwende ein

Als ich gestern kurz vor Sonnenaufgang diese Lichtsäule entdeckte, wartete ich hier, um den kurz bevorstehenden Sonnenaufgang zu erleben. Ich wartete vergebens. Es trübte sich ziemlich schnell ein und der Sonnenaufgang fand im für mich Verborgenen statt. Es war als wollte die Sonne einen Tag vor der heutigen Sonnenwende ihre geringe Höhe nicht mehr zeigen. Auch später am Tage blieb sie verborgen.
Heute „erleben“ wir nun den kürzesten Tag und die längste Nacht des Jahres. Anders gesagt, die Sonne macht (auf der Nordhalbkugel) ihren kleinsten Bogen und erreicht mittags die geringste Höhe. Danach geht es wieder aufwärts. Die Tage werden wieder länger. Davon merkt man jedoch zunächst noch nichts, denn es sind zunächst nur wenige Sekunden. Außerdem macht sich die Verlängerung des Tages, bzw. die Sonnenscheindauer, so sie nicht ohnehin hinter den Wolken verborgen bleibt, zunächst nur beim Sonnenuntergang bemerkbar. Denn die elliptische Bahn der Erde um die Sonne führt dazu, dass die Sonne bis Ende des Jahres sogar noch etwas später aufgeht.

Morgendlicher Tee farblich veredelt

In diesen letzten Tagen vor der Wintersonnenwende kommt die Sonne nicht mehr sehr hoch. Aber wenn sie denn scheint, leuchtet sie oft direkt in die Fenster, die passend ausgerichtet sind. Lasst man das Sonnenlicht dann waagerecht auf den dicht über der Flüssigkeitsoberfläche driftenden Wasserdampf des heißen Tee fallen, so leuchten die Tröpfchen in irisierenden Farben auf.
Dicht über dem Tee driftet in geringer Höhe eine Schicht aus gleich großen Tröpfchen. Das sind die Tröpfchen, die zu leicht sind, in die Flüssigkeit zurückzufallen und zu schwer, mit den übrigen Dampfschwaden zu entweichen. Mit der Gleichartigkeit der Tröpfchen liegen ideale Bedingungen für farbige Interferenzerscheinungen vor. Sie bringen die Tröpfchen zum Irisieren und fügen dem geschmacklichen Genuss auch noch eine visuelle Untermalung hinzu.

Der Herbst als Fest der Farben

In diesem Bereich des herbstlich entflammten Waldes dominieren Buchen, die sich nach Abgabe des Blattgrüns in Rot- und Gelbtönen kleiden, die von der Sonne zum blendenden Leuchten gebracht werden. Die Lichtintensität im direkten Sonnenlicht ist so groß, dass Einzelheiten verwischt werden. Lediglich im Schatten erkennt man unterschiedliche Farbnuancen. Mir kommt es manchmal so vor als habe die Natur diese Farbenpracht eigens dazu geschaffen, das düstere Image des Herbstes aufzuheitern.

Naturwissenschaftlich gesehen entziehen die sich für die Winterruhe vorbereitenden Bäume den Blättern wertvolle Nährstoffe, die vom Frost zerstört würden. Sie werden in den Ästen und im Stamm frostsicher gespeichert und über den Winter ins nächste Frühjahr hinübergerettet. Das betrifft vor allem das grüne Chlorophyll.
Die in den Blättern zurückbleibenden Farbstoffe sind vor allem Carotinoide, Gerbstoffe und Anthocyane. Die Carotinoide sind bereits im grünen Blatt vorhanden und werden normalerweise nur vom Blattgrün überdeckt. Sie treten in dem Maße hervor, wie das Blattgrün verschwindet. Die Gerbstoffe sind für die Braunfärbung von Buchen und Eichen verantwortlich. Demgegenüber werden die Anthocyane bei manchen Bäumen neu gebildet um das Blatt solange vor Schädigungen durch das Sonnenlicht zu schützen, wie die Nährstoffe gesichert werden. Anthocyane rufen die Rotfärbung mancher Bäume, zum Beispiel beim Ahorn oder wilden Wein hervor.

Herbstgedanken

Es ist Herbst, und der Wald steht in Flammen – nicht durch Feuer, sondern durch die Farben der Blätter. Gold, Rot und Orange tanzen in der Luft, während der Wind sanft durch die Äste streift. Jeden Tag fallen mehr Blätter, wie stille Grüße des Sommers, der sich verabschiedet.
Julia sitzt zwischen einem Ahorn- und einem Ginkgobaum und beobachtet wie sich die Blätter in unterschiedlichen Girlandenbahnen zum Boden hin bewegen, so als wollten sie diesem letzten Akt einen Hauch von Grazie verleihen. Sie liebt diesen Moment des Jahres, wenn viele Bäume ihr buntes Kleid ablegen und stattdessen den Boden in neuer Zusammensetzung schmücken.
Julia hebt ein Ginkgoblatt auf. Es ist zerbrechlich und doch schön, ein letzter Funken Leben, bevor der Winter Einzug hält. Sie lächelt, denn der Blätterfall erinnerte sie daran, dass jedes Ende nur der Anfang eines neuen Zyklus ist. So wie die Bäume ihre Blätter loslassen, so lässt auch sie alte Gedanken los, bereit für den Neubeginn.

Bunte Herbstblätter im blauen Himmellicht

Zwei schöne Herbstblätter, deren Farben sich zu einem typischen Herbsteindruck vereinigen. Dabei wartet das untere Blatt auch noch mit einer besonderen Farbgestaltung auf.
Als ich die beiden Blätter unter freiem Himmel auf ein „weißes“ Blatt Papier gelegt hatte, kam auch noch das Blau des Himmels ins Spiel. Da die weißen Pigmente des Papiers alle Farben reflektieren, wird das Himmelblau postwendend zurückgegeben. Das Himmelblau enthält alle Spektralfarben. Da die kurzen Wellenlängen wie violett und blau am stärksten von den Luftmolekülen gestreut werden, kommt dieser typische Blauschimmer des Tageslichts zustande. Er ist jedoch so schwach, dass er meist gar nicht zu wahrgenommen wird. Jedenfalls werden die Farben der Blätter kaum merklich dadurch verändert.
In freier Natur zeigt sich der Blauschimmer meist nur unter besonderen Bedingungen. Denn da unser visuelles System dazu tendiert, die jeweils vorwiegende Farbe (z.B. in der Wohnung bei elektrischer Beleuchtung oder unter freiem Himmel) als weiß anzusehen (chromatische Adaptation), erscheint das Himmelblau meistens als weiß, es sei denn man blickt direkt in den Himmel.
Verdammt, wie schwierig ist die Welt, wenn das schon beim Himmelblau anfängt…

Polarlichter in unseren Breiten

Dieses Foto wurde letzten Donnerstag in Bremen gemacht. Der Himmel glühte in prächtigen Farben, so wie wir sie lange nicht gesehen haben. Normalerweise treten Polarlichter in den Polarregionen auf. Aber in Zeiten hoher Sonnenaktivität sind sie zuweilen auch in unseren Breiten zu sehen. Die Sonnenaktivität steuert zurzeit auf einen neuen Höhepunkt zu, der 2025 zu erwarten ist. Es lohnt sich darauf auch in der nächsten Zeit zu achten. Man wird durch ein außergewöhnliches Naturschauspiel belohnt.
Wer sich für weitere Details interessiert, kann dazu etwas in einem früheren Beitrag erfahren.

Schillernde Schollen auf dem kalten Tee

Schwarztee im Sonnenlicht: In einer Tasse Tee schwimmt auf der Oberfläche eine ausgeprägte, ölig schillernde Schicht. Deutlich sind die charakteristischen Brüche, Faltungen und irisierenden Farben des Phänomens zu erkennen.

H. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaften 10 (2024), S. 58

Wenn Heraklit das Fließen konstatiert, 
erstarrt es.
Paul Valéry, französischer Dichter

Auf schwarzem oder grünem Tee bildet sich beim Abkühlen manchmal ein dünner, brüchiger, ölig glänzender Belag. Das liegt an einer komplexen Wechselwirkung zwischen den Inhaltsstoffen des Getränks, den Mineralien im Leitungswasser und der angrenzenden Luft.

Auf schwarzem oder grünem Tee, der in der Tasse erkaltet, erkennt man manchmal einen dünnen Belag, der auf der Flüssigkeit driftet und durch Bewegungen leicht in schollenartige Bruchstücke zerfällt. Die dünne Haut gilt oft als unansehnlich oder gar unappetitlich – wie ein Ölfilm aus unerwünschten Abscheidungen des Tees. Doch wer vorschnell so urteilt, übersieht leicht die subtile Ästhetik des Phänomens. Denn die feinen Faltungen, Rissstrukturen und unter Umständen irisierenden Farben sind nicht nur schön anzuschauen. Sie fordern zu genaueren Untersuchungen über deren Zustandekommen geradezu heraus.

Ich beobachte diese dünne Schicht seit längerem und wunderte mich bei meinen Aufenthalten im Teeland Ostfriesland über die weitgehende Abwesenheit der Erscheinung dort. Da die Region für ihr weiches Wasser bekannt ist, liegt es nahe, die Entstehung mit der Wasserqualität in Verbindung zu bringen.

In der Tat zeigen entsprechende Untersuchungen, dass weiches, also kalkarmes Wasser (bis zu 50 Milligramm Kalziumkarbonat pro Liter) so gut wie gar nicht zur Filmbildung tendiert, während diese sich mit hartem Wasser (etwa 200 Milligramm Kalziumkarbonat pro Liter) kaum vermeiden lässt.

Bei meinen eigenen Zubereitungen stellte ich fest: Der Belag nimmt zunächst mit der Zeit zu und erreicht schließlich so etwas wie eine Sättigung. Das Filmwachstum beginnt schon sehr früh, auch wenn man zunächst noch nichts sieht. Streift man nämlich gleich nach dem Einschenken in die Tasse mit einem Löffel die Oberfläche ab, so bleibt daran zuweilen ein dünner flexibler Schleier haften. Er zeigt, dass sich Stoffe aus dem Tee bereits abzulagern beginnen.

Bei Trinkgefäßen mit einer größeren Oberfläche wird das gleiche Teevolumen in etwa derselben Zeit vollständig bedeckt. Das heißt, es bildet sich insgesamt mehr Belag. Es sind also nicht nur der Tee und die Qualität des Wassers für das Phänomen verantwortlich, sondern offenbar ist außerdem die Grenzfläche mit der Luft von Belang.

Dünne Schollen in der Teetasse: Die Farbe des bedeckten Himmels wird von einem feinen, glatten Belag reflektiert.

In der wissenschaftlichen Literatur fand ich meine Beobachtungen bestätigt. Es gibt verschiedene Veröffentlichungen zu den physikalischen und chemischen Prozessen, die hinter dem Effekt stehen. Dort wird der genaue Mechanismus enthüllt: Pflanzliche Stoffe aus der Teelösung, so genannte Polyphenole, reagieren mit dem Sauerstoff aus der Luft und verbinden sich mit dem Kalziumkarbonat des harten Wassers. Kalzium ist einer der wesentlichen Bestandteile des dünnen Films – deswegen ist hartes Wasser nötig. An einer größeren Grenzfläche zur Luft (in einer breiteren Tasse) gelangt zum Tee mehr Sauerstoff. Dessen Bedeutung ließ sich auch dadurch nachweisen, dass man zum einen reinen Sauerstoff und zum anderen reinen Stickstoff über die Oberfläche des Tees streichen ließ. Im ersten Fall bildete sich die Schicht schneller und stärker, im zweiten zögerlicher als unter Normalbedingungen. Der Vorgang läuft auch dann schneller ab, wenn man den Tee länger warmhält, er hat also nichts mit dem Abkühlen direkt zu tun, sondern geschieht lediglich parallel.

Darüber hinaus lassen sich einige interessante mechanische Eigenschaften entdecken. Einerseits scheint der auf dem Tee driftende Film in sich ziemlich starr zu sein; jedenfalls entstehen bei entsprechenden Störungen der Flüssigkeitsoberfläche Risse in der Schicht, oder sie zerfällt in einzelne Schollen. Das kennt man von zerbrochenem Eis auf einem Gewässer. Andererseits gibt es Situationen, in denen der Belag erstaunlich flexibel ist. Dann beobachtet man statt der Risse typische Faltungen wie auf der Haut von erwärmter Milch.

Viele Forschungsarbeiten zum Teefilm haben sich vorwiegend auf die chemischen Vorgänge konzentriert (die wegen der komplexen Inhaltsstoffe des Naturprodukts auch weiterhin Rätsel aufgeben). Hingegen hat sich eine Gruppe um Chemieingenieurin Caroline Giacomin und Lebensmittelwissenschaftler Peter Fischer von der ETH Zürich auch den physikalischen Eigenschaften gewidmet. Sie haben grenzflächenrheologische Messungen vorgenommen, bei denen ganz grob gesagt der Übergang zwischen Tee und Luft mit einer kleinen Metallscheibe berührt und mit einem Motor bewegt wird. Auf diese Weise erfasst ein Sensor die Kraft, die nötig ist, um die Ablagerungen zu bewegen. So lassen sich die Elastizität der Schicht, ihre Sprödigkeit, Reißfestigkeit und Dicke bestimmen.

Mit Hilfe dieser Technik ermittelte das Team aus Zürich die Eigenschaften für den Oberflächenfilm des Tees und wie sie sich verändern, wenn man typische weitere Zutaten wie Milch, Zitronensaft oder Zucker hinzugibt. Beispielsweise wird der Belag mit Zitrone deutlich dünner. Die Zitronensäure bildet mit dem Kalziumkarbonat einen Komplex, und es steht dann nicht mehr für die Reaktion an der Oberfläche zur Verfügung. In verschiedenen Regionen Asiens gibt man traditionell Kochsalz in einige Teezubereitungen – als Geschmacksverstärker und möglicherweise zudem, um Proteine auszufällen und so die Lösung zu klären. Jedenfalls stellten Giacomin und Fischer außerdem einen Einfluss auf die Oberflächenfilme fest. Diese verhalten sich in gesalzenem harten Wasser eher so wie in weicherem. Auch Zucker und Milchproteine haben einen dämpfenden Effekt. Allerdings lässt sich auf von Milch getrübtem Tee der Film, obwohl deutlich dünner, mitunter viel leichter erkennen.

Ohnehin sollte es letztlich vor allem eine Frage des Geschmacks und nur untergeordnet eine der Ästhetik sein, mit welchen Zusätzen man sein Getränk bevorzugt. Selbst absolut reines Wasser kann Nachteile haben: Damit zubereiteter Tee ist zwar völlig frei von filmartigen Ablagerungen, schmeckt aber vergleichsweise bitter, weil die gelösten Pflanzenstoffe durch nichts mehr gebunden oder abgemildert werden. Insofern ist der Verdienst der exakten rheologischen Untersuchungen insbesondere, dass sie die verschiedenen Variationen und verbreiteten Trinkgewohnheiten mit objektiven Daten untermauern.

Die Ergebnisse mögen also eher im Hinblick auf die industrielle Produktion von unterschiedlichen Teezubereitungen mit genau definierbaren Eigenschaften von Bedeutung sein. Für die meisten Teetrinkerinnen und Teetrinker bleibt die Erkenntnis, dass sich auf ihrem Getränk lediglich widerspiegelt, was sie in einem Haushalt mit hartem Wasser auch beim Duschen, Blumengießen und Abspülen feststellen: Überall, sogar in der Teepause dazwischen, bekommt man die Auswirkungen des Kalks vor Augen geführt.

Quellen

Giacomin, C. E., Fischer, P.: Black tea interfacial rheology and calcium carbonate. Physics of Fluids 33, 2021
https://pubs.aip.org/aip/pof/article/33/9/092105/1064368/Black-tea-interfacial-rheology-and-calcium
Giacomin, C. E. et al.: Tea film formation in artificial tap water. Soft Matter 31, 2023
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/sm/d3sm00169e

Auf breiter Front

Hier zieht etwas in breiter Front auf. Was mich an diesem Szenario wundert ist, dass sich die unterschiedlichen Farben des Himmels bzw. der Wolken über die ganze Bandbreite des wahrgenommenen (fotografierten) Bereichs erstreckt. Einen Anteil an diesem Effekt muss wohl der perspektivischen Wahrnehmung zugeschrieben werden, durch die die Dimensionen in der Tiefe verkürzt erscheinen. Der Anblick erscheint mir wie gemalt.

Einfach nur schön

Sonnenphysik mit dem Plastiksieb

Schatten eines Holzgitters: Mit zunehmendem Abstand zu den quadratischen Öffnungen vertauschen Licht- und Schattenfiguren schließlich ihre Rolle. Rechts: Ausschnittsvergrößerung.

Die Sonnenflecke soll ich bemerkt
und die Sonne selbst soll ich übersehen haben!

Friedrich Hebbel

Ein Gitter projiziert in seinen Schatten Abbilder der Sonne. Dabei kann man anhand von unterschiedlichen Farben sogar das astronomische Phänomen der Randverdunkelung erkennen.

Spielzeugsieb: Das Lochmuster wird durch Sonnenlicht auf eine weiße Projektionswand abgebildet.(Foto: W. Suhr)

Im Schatten von gitterartigen Strukturen, etwa einem großen Holzgeflecht im Freien, geschieht etwas Eigenartiges: Mit zunehmender Entfernung zwischen Gitter und Projektionsfläche verändert sich allmählich die Form der abgedunkelten Flächen. Die quadratischen Muster werden immer mehr zu Kreisen oder Ellipsen (siehe obige Abbildung).

Wir haben es hier mit Sonnentalern zu tun, das heißt Lochkamera-Abbildungen der Sonne. Sie sind bei kleinen Öffnungen zu beobachten – oder eben bei großen Abständen der jeweiligen Projektionswand. Man sieht sie ebenfalls oft unter dem Blätterdach von Bäumen auf dem Boden. Die besondere Situation besteht im Fall des Gitters allerdings in dessen Gleichmäßigkeit und Enge. Durch etliche Überlagerungen entwickeln sich die Abbilder der Sonne immer mehr zu subtilen Hybriden aus Licht und Schatten. Dabei geht ab einem bestimmten Abstand das System aus Sonnentalern, wo Lichtfleck neben Lichtfleck liegt, in ein System von »Schattentalern« mit vielen dunklen Punkten über.

Um diesen Zusammenhang aufzuklären, blicken wir gedanklich von der Projektionsfläche aus durch das Gitter auf die Sonne (auf keinen Fall wirklich direkt in die Sonne schauen!). An jedem Punkt dokumentieren wir, zu welchem Anteil die Sonne durch die Stege des Gitters verdeckt wird. Die Helligkeit ist dann am größten, wenn die gesamte Sonnenscheibe durch ein Loch im Gitter zu sehen ist. Sie wird umso geringer, je mehr die Sonne von Stegelementen verdeckt wird.

Farbige Muster: In einer bestimmten Entfernung vom Sieb (links: Ausschnitt) und der Projektionsfläche beobachtet man ein regelmäßiges Muster aus braunen, blauen und grauen Elementen. In der Mitte des Gitters wird eine Lücke durch einen herstellungsbedingten Plastikpunkt verdeckt.  (Foto: W. Suhr)

Eine solche Situation kann man mit einem leicht handhabbaren Spielzeugsieb nachstellen (siehe »Spielzeugsieb«). Indem man das Sonnenlicht senkrecht auf eine Projektionsfläche abbildet und den Abstand variiert, kann man in bestimmten Distanzen farbige Muster erzeugen. Das ist im vorliegenden Fall bei etwa 86 Zentimetern besonders auffällig. Neben grauen Elementen treten solche mit Blau- und Brauntönen auf (siehe »Farbige Muster«). Mein Kollege Wilfried Suhr hat das genauer untersucht und sieht darin einen direkten Hinweis auf die Randverdunkelung der Sonne, ein Phänomen aus der Astronomie.

Für genauere Berechnungen kann man den Lichtkegel betrachten, dessen Raumwinkel sich aus dem Abstand der Sonne s und ihrem Durchmesser d ergibt. Die komplette Sonnenscheibe ist sichtbar, wenn der Kegel in Höhe des Gitters durch ein Gitterloch passt.

Die Verhältnisse lassen sich veranschaulichen, wenn man sich das Gitter vereinfacht vorstellt – als eine (unterbrochene) Linie im Abstand h über der Abbildungsebene. Von dort aus gesehen erscheint die Sonne von zwei Punkten A und B jeweils unter dem Winkel 𝜑 (siehe »Geometrie der Schatten«). Von A aus wird sie von zwei Stegen verdeckt, von B aus nur von einem. Die Helligkeit ist dann bei B am größten und bei A am kleinsten. Von allen anderen Stellen aus betrachtet ergeben sich Zwischenwerte.

Geometrie der Schatten: Das Gitter lässt sich vereinfacht mit der Lochweite w und der Stegbreite c darstellen. Die Sonne erscheint unter dem Winkel 𝜑 auf der Abbildungsebene, wo ein Graustufenmuster die jeweilige Helligkeit verdeutlicht. Sie ist an Punkt A am geringsten, da hier die Sonne von zwei Stegen verdeckt wird, und bei B am größten.

Die Entfernung h wurde so gewählt, dass Schattentaler entstehen, also die Licht- und Schattenfiguren ihre Rolle vertauschen. Die Bedingung für diese Inversion lässt sich mit Hilfe des Strahlensatzes rechnerisch bestimmen. Demnach ist das Verhältnis von Sonnenentfernung s und Sonnendurchmesser d (das entspricht hier dem Winkel φ) gleich dem Verhältnis der Entfernung h zur Länge des Lochgitterabschnitts, der sich aus der Lochweite w und der doppelten Stegbreite c zusammensetzt:

Daraus ergibt sich für das Spielzeugsieb mit vier Millimeter breiten Löchern und zwei Millimeter breiten Stegen eine Inversionshöhe  Zentimeter. Das Ergebnis stimmt recht gut mit dem Wert überein, der sich bei dem realen dreidimensionalen Gitter feststellen lässt. Man kann das Bild gedanklich auch zeichnen, indem man sich das vereinfachte Modell seitlich verschoben denkt (siehe »Vergitterte Sonne«).

Die Farben, die in der Inversionshöhe auftreten, lassen sich ganz bestimmten Kombinationen von Stegen und Löchern des Siebs zuordnen. Dabei entsprechen die bräunlichen Elemente einer kreuzförmigen Abdeckung der Sonne. Hier wird überwiegend Licht durchgelassen, das aus dem Randbereich der Sonne stammt. Die bläulichen Bereiche entsprechen wiederum Löchern, bei denen der Rand durch ein Quadrat aus Stegen abgeschirmt ist. Das Licht kommt also vor allem aus dem zentralen Abschnitt der Sonne. Die hellgrauen Stellen dazwischen ergeben sich aus einer Mischung von Strahlung aus allen Sonnenregionen .

Daraus lässt sich schließen: Die Sonne ist keine farblich einheitliche Lichtquelle! Vielmehr unterscheidet sich die spektrale Zusammensetzung der Strahlung aus ihrem Zentrum von derjenigen aus den Randbereichen. Wenn man sich die Siebabbildungen im Abstand der Inversion genau anschaut, kann man direkt die unterschiedliche Farbtemperatur ablesen. Das Blau muss aus heißeren Bereichen stammen.

Vergitterte Sonne: Die unterschiedlichen Farben auf dem Foto lassen sich den entsprechenden Feldern des Sandsiebs zuordnen. Dabei entsprechen die bräunlichen Elemente dem vorwiegend aus den Randbereichen und die blauen den aus dem zentralen Bereich der Sonne stammenden Licht (Foto: W. Suhr).

Obwohl die Randverdunkelung der Sonne durch die Betrachtung von Sonnentalern schon früh aufgefallen sein muss und die erste Fotografie (Daguerreotypie) des Phänomens 1845 von den französischen Physikern Léon Foucault und Hippolyte Fizeau hergestellt wurde, erfolgte eine physikalische Begründung erst wesentlich später. 1906 erklärte der deutsche Astrophysiker Karl Schwarzschild, dass die kugelförmige Sonne ebenso wie andere Fixsterne aus Gas bestehen, dessen Temperatur zur Oberfläche hin abnimmt. Da man zum Rand hin auf höhere und damit weniger heiße Bereiche blickt, ist dort die Helligkeit geringer als in der Mitte, bei der man Licht aus tieferen und damit heißeren Regionen empfängt. Eine genauere Untersuchung der Randverdunklung liefert Informationen über den Druck- und Temperaturverlauf im oberen Bereich der Sternatmosphäre.

Quelle

Einzelner Sonnentaler: Bei genauer Betrachtung eines Sonnentalers lässt sich die Randverdunklung der Sonne erkennen. Hier kann man außerdem die unterschiedlichen Verdeckungen durch das Gitter zuordnen: Die bläulichen Elemente (blau gestrichelt) entsprechen einem Ausschnitt der hellen Sonnenmitte, die bräunlichen (rot gestrichelt) dem dunkleren Sonnenrand.
(Foto: W. Suhr)

Suhr, W.: Gesiebtes Licht. Physik in unserer Zeit 5, 2017
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/piuz.201701486

Rätselfoto des Monats Juli 2024

Blatt mit Trocknungsrändern

Wir möchten wissen, wie es zu den Rändern um das Blatt kommt.

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Erklärung des Rätselfotos des Monats Juni 2024
Frage: Wir würden gern wissen, wie es zu den Farben in der Wasserpfütze kommt?
Antwort: In der Wasserpfütze werden irisierende Wolken gespiegelt. Da das Wasser je nach Einfallswinkel nur einen mehr oder weniger kleinen Prozentsatz der Lichtintensität der Sonne reflektiert, lässt sich das Licht in aller Ruhe ohne Einschränkungen anschauen.
Bei den Wolken handelt es sich meist um solche, die aus kleinen Wassertröpfchen bestehen. An diesen Tröpfchen wird das Sonnenlicht gebeugt. Durch die Beugung wird das weiße Licht in unterschiedliche Spektralfarben zerlegt. Wenn der Bereich einheitlicher Tropfengröße in der Wolke hinreichend groß ist, würde man die Sonne oder ihren Reflex auf der Pfütze von einem farbigen Ringsystem umgeben sehen, einer Korona.
Im vorliegenden Fall sind die Tropfengrößen in verschiedenen Teilen der Wolke zwar lokal einheitlich aber global unterschiedlich. Daher entsteht kein Ringsystem mehr und es sind nur noch Farbfetzen und –bänder zu sehen – irisierende Wolken.

Regenbogen im nassen Gras

Zugegeben, diese Andeutung eines farbigen Bogens hat in den meisten Fällen nichts mit Regen zu tun, denn die Tröpfchen, in denen sich die verschiedenen Farben entfalten, sind Tautropfen. Diese sind in den kalten Morgenstunden aus dem Wasserdampf hervorgegangen, weil die für die herrschende Temperatur maximale Wasserdampfkonzentration unter den Wert der aktuellen Wasserdampfkonzentration sank. Man sagt auch der Taupunkt wurde unterschritten.
Die aufgegangene Sonne beleuchtet die Tropfen und es passiert etwas Ähnliches wie beim Regen, wenn ein veritabler Regenbogen entsteht. Das weiße Licht wird je nach Wellenlänge in seine Spektralfarben zerlegt. Diese sehen wir unter dem Regenbogenwinkel von den Tröpfchen in unsere Augen bzw. Kamera gestrahlt.
Der Bogen ist nur stückweise zu sehen, weil einige Schattengeber das Sonnenlicht partiell ausblenden. Aber dafür haben wir im Unterschied zum „richtigen“ Regenbogen die einzelnen Tröpfchen direkt und konkret vor Augen. Außerdem hält dieser Bogen wesentlich länger als der Regenbogen am Himmel, der nur solange zu sehen ist, wie es an der passenden Stelle regnet.
Schließlich sorgt aber auch bei diesem Bogen auf dem betauten Gras die Sonne, die ihn schuf für sein Ende, indem sie die Verdunstung der Tropfen beschleunigt.

Dünen – wie gemalt

SAND DUNES

Sea waves are green and wet,
But up from where they die
 Rise others vaster yet,
And those are brown and dry.

They are the sea made land
To come at the fisher town
And bury in solid sand
The men she could not drown.

She may know cove and cape,
But she does not know mankind
If by any change of shape
She hopes to cut off mind.

Men left her a ship to sink:
They can leave her a hut as well;
And be but more free to think
For the one more cast-off shell.*

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* Robert Frost. Poetry and Prose. Holt, Rinehart and Winston, Inc. p. 106-107

Zunderschwamm als bunte Manchette

Der fingerdicke Stamm eines abgestorbenen Haselnussbäumchens wird von einem Zunderschwamm mehrlagig (fast) umrundet. Eine volle Umrundung scheint nicht möglich zu sein, weil der Schwamm dazu an beiden Enden zusammenwachsten würde. Das scheint nicht in seinem Wachstumsprogramm vorgesehen zu sein.
Der Zunderschwamm ist ein Pilz und keine Pflanze. Trotzdem kommt er in der Farbenpracht eine Blüte ganz schön nahe.

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