Beiträge vom: April, 2009
Spinnen bauen von Natur aus schon lange damit. Langsam wird es Zeit für die Menschen dieses faszinierende Material auch für sich zu entdecken.
Material so reißfest wie Spinnennetze ist der Traum Quelle: Wikipedia GNU-Lizenz für freie Dokumentation
Spinnenseide besteht aus komplexen langkettigen Proteinen. Es handelt sich also um spezielles Eiweiß. Dabei weist es faszinierende Materialeigenschaften auf. Die Seide ist extrem belastbar. Sie ist sehr zugfest und gleichzeitig hoch elastisch. Die Seide hält eine vier mal höhere Belastung als Stahl aus und ist dabei extrem dehnbar. So ist es nicht verwunderlich, dass Materialforscher ein hohes Interesse an diesem natürlichen Material haben.
Dabei gibt es allerdings einige Schwierigkeiten dieses Material aus der Natur zu gewinnen. Würde man es von Spinnen gewinnen, so wäre der Ertrag viel zu gering. Eine künstliche Synthetisierung des Proteins war bisher nicht möglich. Durch die Gentechnik ergeben sich allerdings neue Möglichkeiten. So können die entsprechenden Gene in e. Coli Bakterien eingepflanzt werden, damit diese dann den Stoff erzeugen. Ebenso hat man Versucht Ziegen die Seide mit der Milch produzieren zu lassen. Vielversprechend ist auch der Versuch Pflanzen, wie die Kartoffel, so umzugestalten, dass sie die Seide produzieren. Dennoch wird wohl noch einige Zeit vergehen, bis das Material im großen Maßstab eingesetzt werden kann. In der Medizin kommt es teilweise schon zur Anwendung.
Einigen Forschern war die Stärke der Seide jedoch nicht groß genug. Forschern am Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik in Halle ist es gelungen die Spinnenseide mit Metallionen zu versetzen. Hierdurch wurde der Faden zweimal so stark dehnbar wie der natürliche Faden. Er konnte außerdem 10 mal mehr Energie aufnehmen. Ein fazinierender Werkstoff. Leider sind auch hier die Produktionsbedingungen sehr ungünstig. Deshalb wird man wohl zunächst versuchen andere Werkstoffe mit Metallionen zu versetzen um ihre Eigenschaften zu verbesssern. [...mehr]
Loading ...Der Orion zählt zu den schönsten Sternbildern überhaupt. Seit Alters her fasziniert er die Menschen und beflügelte die Mythologie. Vom Spätherbst bis zum Frühlingsanfang ist er von der nördlichen und der südlichen Erdhalbkugel aus gut zu sehen.
Um Orion ranken sich in der griechischen Mythologie einige spektakuläre Sagen. Ursprünglich ist er ein Jäger von riesiger Statur. Nach seinem Tod wurde er gemeinsam mit seinen beiden Hunden Sirius und Prokyon in den Weltraum verbannt.
Vier helle Sterne bilden den Rumpf des Jägers, in dessen Mitte sich die drei auffällig in einer Reihe stehenden Sterne des Gürtels befinden. Der aufmerksame Betrachter erkennt die menschliche Gestalt des Jägers Orion sehr deutlich.
Die Sterne die Bestandteil des Sternenbildes Orion sind haben folgende Namen und Bedeutungen:
Die Sterne Beteigeuze und Bellatrix bilden die Schulter des Himmelsjägers, die Sterne Rigel und Saiph die Füße. Das wesentliche Erkennungsmerkmal des Orion ist die stark leuchtende Sterneneihe Alnitak, Alnilam und Mintaka. Das Trio stellt den Gürtel des Orion und ist auch unter den Namen Jakobsstab oder Jakobsleiter bekannt.
Der Orionnebel
Genauso populär, da sichtbar, ist der 1400 Lichtjahre entfernte Orionnebel M 42/43. Das Besondere an ihm ist, dass man auch ohne NASA-Teleskop und mit einem guten Fernrohr schon den nebligen Haufen erkennen kann. Im Winter steht er hier bei uns auf der Nordhalbkugel hoch am südlichen Himmel, im Sommer allerdings verschwindet er unter den Horizont.
Je höherwertiger und größer die Teleskope nun werden, umso mehr Details beginnen sich aufzulösen: So können im Nebel die vier hellsten Trapezsterne erkannt werden. Da diese Sterne die benachbarten Gaswolken zum Leuchten anregen, sind im Teleskop atemraubende Formationen zu beobachten (siehe Foto.)
Durch die grandiosen Riesenteleskop-Aufnahmen ist ein weiteres Objekt im Sternbild Orion weltberühmt geworden: der Pferdekopfnebel. Er ist etwas unterhalb von Alnitak positioniert. Amateure kommen mit ihren Geräten allerdings wohl an ihre technischen Grenzen. Mit professioneller Ausrüstung und langen Belichtungszeiten lohnt sich aber dennoch der Versuch, den Orionnebel fotografisch zu erfassen. [...mehr]
Kryptographie klingt nach verschlüsselten Botschaften und Geheimwissen. Tatsächlich hat sie auch mit all dem zu tun. Die Kryptographie hat eine lange Geschichte vom Altertum bis in die heutige Zeit. Die berühmteste kryptographische Maschine ist sicherlich die “Enigma”.
Bereits die alten Ägypter und Hebräear kryptographierten, was das Zeug hielt. Auch in allen weiteren Epochen spielten verschlüsselte Botschaften eine große Rolle. Zu allen Zeiten also gab es ein bestimmtes Wissen, das vor dem Zugriff anderen geschützt werden sollte.
Die Gründe sind vielfältig und waren u.a. die Geheimhaltung diplomatischer Botschaften, wissenschaftlicher Erkenntnisse oder militärischer Planung.
Die klassische Kryptographie basierte rein auf Buchstaben. Die simpelste Verschlüsselungstechnik ist die “Verschiebechiffre“, die viele schon als Kind ausprobiert haben.
Die moderne Kryptographie ist untrennbar mit dem Namen Claude Shannon (1916 - 2001) verbunden. Seit den 40er Jahren ist die Kryptographie durch seine Entwicklungen vorallem auch eine mathematische Wissenschaft. Funktionierte die Verschlüsselung zuvor auf Geheimhaltung des Verfahrens, so war Kryptographie seitdem eine geradezu öffentlich diskutierte Disziplin.
Weltweit bekannt wurde die Kryptographie durch die ENIGMA. Sie ist eine Rotor-Schlüsselmaschine, die im Zweiten Weltkrieg im Nachrichtenverkehr des deutschen Militärs, der Polizei, der Geheimdienste, der SS und der Reichsbahn eingesetzt wurde. „Enigma“ (αίνιγμα) ist ein griechisches Wort und bedeutet Rätsel.
Um die Entschlüsselung dieses Rätsel spinnt sich eine der spannendsten Spionage-Geschichten des 20. Jahrhunderts. Wer mehr darüber eifahren will und auch als guten Einstieg in die Thematik empfiehlt sich der gleichnamige Spiel-Film. [...mehr]
Solarzellen sind eine besonders wichtige Art der regenerativen Energiegewinnung. Ein Problem mit dem immer zu kämpfen ist, ist der Wirkungsgrad. Neue Techniken versprechen den Wirkungsgrad zu erhöhen.
Wenn ökologische Energieproduktion wirklich Konkurrenzfähig sein soll, so muss sie effektiver gestaltet werden. Deshalb ist es immer besonders interessant, wenn der Wirkungsgrad erhöht wird. Der Wirkungsgrad besteht ganz allgemein aus dem Verhältnis von abgegebener Leistung zu zugeführter Leistung. Bei Solarzellen handelt es sich dann um das Verhältnis von erzeugter elektrischer Leistung zur Leistung der Globalstrahlung. Die Globalstrahlung ist die gesamte an der Erdoberfläche als Empfangsfläche auftreffende Sonnenstrahlung. Diese setzt sich zusammen aus der dirket eintreffenden Strahlung der Sonne und derjenigen, die aus Reflexionen resultiert.
Gewöhnliche Solarzellen, die nur einen Teil der Bandbreite des Sonnelichts verwenden können, können theoretisch einen Wirkungsgrad von 30% erreichen. Spezielle Solarzellen, die das gesamte Licht der Sonne nutzen können, könnten bis zu 85% Wirkungsgrad erreichen. Die ökonomisch Nutzbaren Solarzellen erreichen dabei ungefähr 20% Wirkungsgrad. Kleine Verbesserungen machen hier also schon einiges aus.
C. P. Wong hat zusammen mit weiteren Wissenschaftlern nun eine Möglichkeit entdeckt, den Wirkungsgrad um 2% zu steigern. Dies wäre immerhin ein Anstieg um 10%. Dies könnte ökonomisch einiges bedeuten. Um den Effekt zu erreichen, erhalten die Solarzellen eine pyramidenartige Oberflächenstruktur. Diese wird außerdem mit Löchern versehen. Durch diese Oberfläche wird das Licht häufiger hin und her reflektiert. Dies macht es wahrscheinlicher, dass die Photonen die gewünschten Effekte erzeugen und Strom produzieren. Nun muss diese Technik auch kosteneffizient werden, damit sie für Anwendungen in Frage kommt.
Der Erfinder der Nebelkammer, Charles Thomson Rees Wilson, wollte ursprünglich das Geheimnis der Wolkenentstehung untersuchen. Mit seiner Versuchsanordnung ließ sich aber auch ionisierende Strahlung nachweisen, was ihm 1927 den Nobelpreis einbrachte.
Der Engländer Charles Thomson Rees Wilson (1869 -1959) war einer der genialsten Physiker seiner Zeit. Neben vielen anderen Forschungen, ist er berühmt für die Entwicklung der Wilsonschen Nebelkammer, mit der sich radioaktive Strahlen und andere geladene Elementarteilchen nachweisen lassen.
Mittels der Nebelkammer konnte auch Arthur Compton, den Comptoneffekt eindeutig nachweisen. Beide zusammen wurden für Ihre Entdeckungen 1927 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.
Wie funktioniert eine Nebelkammer?
Eine Nebelkammer ist ein mit feuchtem Gas (Luft, Wasserstoff oder Helium) gefülltes, zumeist zylindrisches, Gefäß. Wenn sich nun elektrisch geladene Teilchen in dieser Nebelkammer bewegen, dann erzeugen sie sichtbare Spuren, die aus winzigen Flüssigkeitströpfchen bestehen. Das ist der gleiche Effekt wie die Entstehung von Kondensstreifen bei Flugzeugen.
Bei atomaren und subatomaren Teilchen hingegen wirkt deren elektrische Ladung als Kondensationskeim. Das heißt, dass ungeladene Partikel keinerlei Spuren in einer Nebelkammer hinterlassen!
Welche Typen von Nebelkammern gibt es?
Es gibt zum einen die Diffusions-Nebelkammer und zum anderen die Expansions-Nebelkammer.
In der Diffusionskammer wird die übersättigte Luftmenge durch Abkühlen der mit Alkohol befeuchteten Luft mit Trockeneis erzeugt. In der Expansionskammerkammer wird die übersättigte Luftmenge durch Kompression und anschliessende rasche Expansion des Luftinhalts der Nebelkammer erzeugt. Es bilden sich für eine sehr kurze Zeit diese Nebelspuren, die sich sogar photographieren lassen. [...mehr]
Wer sich in die Natur begibt, der sieht häufig nicht die Tiere selbst, sondern die Spuren, die sie hinterlassen. Mit einiger Übung kann man die Tierspuren bald entschlüsseln.
Was viele vielleicht nicht wissen: Eine ganze Wissenschaft befasst sich mit Tierspuren, Fährten und Geläufen. Doch eins nach dem anderen.
Die Wissenschaft von den Lebensspuren, also der Spuren, Fährten und Bauten von Lebewesen, nennt man Ichnologie. Der Begriff stammt vom griechischen Wort “ichnos” - Spur. Handelt es sich hingegen um fossile Lebensspuren, dann kümmert sich der Wissenschaftszweig der Palichnologie darum.
Wenn man aber weder Biologe noch Jäger ist, genügt es einige Begriffe zu kennen und auseinanderzuhalten, um in Wald und Flur Tierspuren zu lesen.
Fährte, Spur oder Geläuf
Als Fährte bezeichnet man die Fußspuren des Schalenwilds wie Elch-, Rot-, Dam-, Muffel-, Reh- und Schwarzwild. Bei allen anderen Wildarten nennt man Abdrücke Spur oder Geläuf. Eine Fährte setzt sich aus einzelnen Trittsiegeln zusammen. Das Trittsiegel gibt Rückschlüsse auf Art, Geschlecht und Stärke des Tieres.
Um in der freien Natur selber Tierspuren identifizieren zu können, muss man sich zunächst mit den Aussehen vertraut machen. Dazu gibt es vielerlei Abbildungen, natürlich im Internet, aber effektiver ist es, man rüstet sich gleich mit einem entsprechenden Buch.
Dann lernt man auch die Unterscheidung zwischen Sohlengänger (Pranke des Dachses), Zehengänger (Pfote des Fuchses) oder Zehenspitzengänger (Hufe des Schalenwildes). Auch beim Federwild erkennt man dann ganz deutlich, ob es sich um einen Laufvogel (Zehen des Fasans) oder einen Schwimmvogel (Schwimmhäute der Stockente) handelt.
Auch lässt sich an Tierspuren ablesen, ob ein Lebewesen trabt, sich trollt, schnürt, hoppelt oder nagt.
Tierspuren lassen sich natürlich besonders gut im Schnee oder auf feuchtem Grund erkennen. Sie sind eine “stumme Zeichensprache einer belebten Natur”.
Wer sich auf dieses Faszinosum einlässt, wird durch viele neue Einsichten in die komplexen Vorgänge der Natur belohnt. [...mehr]
Blausäure klingt nach Mord und Totschlag. Und tatsächlich wirken bereits geringe Mengen tödlich. Dabei geht der Name auf das blaue Pigment des schönen Berliner Blaus zurück.
Ein Krimi von Agatha Christie trägt den Titel “Blausäure”. Darin wird die schöne Rose mit Blausäure vergiftet. Wenn sie vorher den charakteristischen Bittermandel-Geruch wahrgenommen haben sollte, war auch da schon alles zu spät. Sie ist daher für den Chemie-Unterricht verboten.
Vorkommen
Blausäure ist in reinem Zustand eine farblose Flüssigkeit mit einem Bittermandel- bzw. Marzipangeruch. Ein anderer Name ist Cyanwasserstoff. Der Name geht auf die ursprüngliche Gewinnung aus dem blauen Pigment Berliner Blau zurück. In der Natur kommt Blausäure in bitteren Mandeln und Pflanzen wie der Akelei in geringen Mengen vor.
Historisches
Wahrscheinlich um 1706 wurde Berliner Blau erstmals von dem Berliner Farbenhersteller Diesbach erfunden und produziert.
In Theodor Fontanes Roman “Frau Jenny Treibel” gibt es die Berliner Fabrikanten-Familie Treibel, die den Farbstoff Berliner Blau herstellt. Das historische Vorbild ist die Unternehmerfamilie Kunheim, mit der Fontanes Schwester Jenny Sommerfeld befreundet war.
Unter dem industriellen Namen “Zyklon B” wurde Blausäure auf das Entsetzlichste missbraucht, als die Nationalsozialisten mit diesem Gas in den Vernichtungslagern Majadanek und Auschwitz-Birkenau Juden in unfassbar hoher Zahl ermordeten.
In einigen Staaten der USA wurden mit Blausäuregas noch bis 1999 Delinquenten hingerichtet. Heute ist diese Vollstreckungsmethode nur noch zulässig, wenn die Giftspitze nicht eingesetzt werden kann.
Industrielle Verwendung
Blausäure wird in der Industrie und im Bergbau eingesetzt, um u.a. Chlorcyan, Cyanurchlorid, Aminosäuren, Natriumcyanid und weitere Derivate herzustellen. Auch zum Auslaugen von Gold wird Blausäure angewendet. Aus Cyanurchlorid werden u.a. Pflanzenschutzmittel synthetisiert.
In Agatha Christies Krimi fällt übrigens noch eine zweite Person einem Blausäure-Attentat zum Opfer.
Mehr sei aber nicht verraten. [...mehr]
Ist die Künstliche Intelligenz eine Konkurrenz zur menschlichen Intelligenz oder eine Ergänzung? Beim jährlich ausgelobten Loebner-Preis treten Mensch und Maschine gegeneinander in einem Überzeugungswettstreit an. Bislang liegt der Mensch noch vorne, aber der Abstand wird immer geringer.
Im Film “Blade Runner” sind die sogenannten Replikanten äußerlich nicht von den natürlichen Menschen zu unterscheiden. Doch in ihrem Inneren tragen sie einen programmierten Code, der ihnen nur eine Lebenszeit von vier Jahren erlaubt. Dramatisch wird es als sich ein Blade Runner in eine Replikantin verliebt.
Von solchen Szenarien sind wir noch um einiges entfernt. Aber Forscher in aller Welt arbeiten an Robotern, die die menschliche Intelligenz verblüffend imitieren können.
Geprägt wurde der Begriff “Künstliche Intelligenz” 1955 von dem amerikanischen Informatiker John McCarthy (*1927). Vorreiter der modernen Computertechnologie war der geniale britische Mathematiker Alan Turing. Auf ihn berufen sich noch heute Wissenschaftler der Künstlichen Intelligenz.
Der Turing-Test
Nach Turing ist auch der sogenannte Turing-Test benannt, der einen Richtwert für die Intellignez von Maschinen gibt. Bei diesem Test führt ein ‘normaler’ Mensch eine Unterhaltung mit einem anderen Menschen und einem Roboter. Beide versuchen nun, den Fragesteller davon zu überzeugen, dass sie eben denkende Menschen sind. Dieser Test wird mit mehreren Versuchspersonen gemacht. Wenn mindestens 30 Prozent davon nicht eindeutig sagen können, wer Mensch, wer Maschine ist, dann hat die Maschine den Test bestanden.
Bisher hat das keine Maschine geschafft. Doch im vergangenen Jahr kam erstmals eine Künstliche Intelligenz verdammt nah an diese kritische Marke. Seit 1991 gibt es eigens einen Preis, den Loebner-Preis, für den Turing-Test. Der US-Unternehmer Hugh Loebner lobt demjenigen Programmierer eine Prämie von 100.000 US-Dollar aus, der die 30 Prozent knackt. Immerhin noch 3000 US-Dollar gibt es für das Programm, das einem menschlichen Gesprächspartner am nächsten kommt. Und das war im Jahr 2008 der Roboter „Elbot“. Er schaffte ungeheure 25 Prozent.
A.I. im Film
Müssen wir uns also darauf gefasst machen, künftig bei einem Date klammheimlich zu hinterfragen, ob man nicht etwa einem attraktiven Replikanten gegenüber sitzt, so wie im Film “Blade Runner”?
Und wird es irgendwann möglich sein, niedliche “Mechas” wie im Spielberg-Film “A.I. - Künstliche Intelligenz” zu adoptieren?
Frage, keine Antworten. Nur Befürchtungen. Zu Recht?
Für Allergiker beginnt jetzt wieder eine Leidenszeit. Mit dem wärmeren Wetter wirbeln die Blütenpollen in der Luft. Für etwa 25 Millionen Menschen in ganz Deutschland sind daher die Pollenflugkalender von enormer Bedeutung. Doch wie zuverlässig sind die Vorhersagen?
Der englische Arzt Charles Blackley gilt als Vater der Luftpollenanalyse. Im Jahre 1883 erfand er eine Methode, die Menge der in der Luft befindlichen Pollen zu messen. Dazu stellte er senkrecht und waagerecht angebrachte klebrige Objektträger auf. Diese an Fliegerfänger erinnernden Objekte konnten die Flugphasen der Gräserpollen aber nur sehr ungenau bestimmen, weil sie der Witterung ungeschützt ausgeliefert waren.
Geschichte der Pollenfalle
Im Jahre 1952 wurde der Prototyp der heute gebräuchlichen volumetrischen Pollenfalle durch Hirst entwickelt. Sie gilt als Vorläufer der Burkard-Pollenfalle, die heute in fast allen europäischen Ländern in der Pollenanalyse eingesetzt wird.
Diese Pollenfalle saugt mit Hilfe einer Vakuumpumpe durch eine schmale Öffnung 10 Liter Luft pro Minute an. Auf einer rotierenden Trommel direkt hinter diesem Ansaugschlitz befindet sich ein mit Vaseline beschichteter Plastikstreifen. Die Menge und Art der dort angesammelten Pollen werden täglich in den Pollenmeßstationen unter dem Mikroskop analysiert und ausgewertet.
Pollenflugkalender im Internet
Die häufigsten Pollenarten sind Hasel, Erle, Birke, Gräser, Roggen und Beifuß. Alle so gewonnenen Daten werden an den Deutschen Wetterdienst übermittelt, der dann eine Pollenflugvorhersage herausgibt. Diese Vorhersagen gelten mittlerweile als sehr zuverlässig. Die wichtigsten Informations-Medien sind natürlich Radio, Printzeitungen und das Internet. Auf Grundlage dieser Messungen entsteht auch ein jährlicher Pollenkalender, der die größeren Zeiträume abdeckt.
So können auch jüngste Entwicklungen abgelesen werden. Man konnte z.B. feststellen, dass die Pollenflug-Saison inzwischen nicht nur früher einsetzt, sondern auch länger anhält. Sehr zum Leidwesen der Allergiker.
Dank der Pollenflugvorhersage können sich Betroffene aber rechtzeitig wappnen, ihre Aktivitäten ins Haus verlegen und sich mit Medikamente versorgen. Und zum Glück gibt es immer mehr Therapien - ob schulmedizinisch oder alternativ - die vielen Menschen nachweislich helfen. [...mehr]
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