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Wer freut sich nicht über einen blauen Himmel, aber haben Sie sich schon mal gefragt, warum der Himmel überhaupt blau ist, wenn doch die Sonnenstrahlen eigentlich weiß bis transparent sind? Dabei sollte man sich zwei Faktoren vor Augen halten: 1. Die Luft besteht hauptsächlich aus zwei Gasen: Sauerstoff und Stickstoff. 2. Ein Regenbogen entsteht durch die wellenlängenabhängige Brechung und Strahlung des Sonnenlichts.
Wenn man bedenkt, dass der Himmel eigentlich schwarz ist, betrachtet man das Phänomen des blauen Himmels doch gleich mit anderen Augen. Dank der Streuung der Lichtstrahlen und der Farbwahrnehmung unserer Augen, können wir in den Genuss eines physikalischen Wunders kommen. [...mehr]
Loading ...Chromatographie – in der neuen Rechtschreibung mit f geschrieben, also Chromatografie – bezeichnet ein Verfahren zum Auftrennen von Stoffgemischen. Zugrunde liegt dem Verfahren, das vor rund 100 Jahren von einem Russen namens Tswett entdeckt wurde, ein einfaches physikalisches Prinzip.
Eingesetzt wird die Chromatographie vor allem in der Chemie und Medizin, um die Zusammensetzung von Stoffgemischen zu analysieren oder um verunreinigte Stoffe von Fremdstoffen zu trennen und sie so zu reinigen.
Bei der Chromatographie wird das Gemisch zunächst auf eine Trägersubstanz aufgetragen, normalerweise eine Flüssigkeit oder ein Gas. Diese Substanz wiederum, die bei einer einfachen Version des chromatographischen Verfahrens als Flüssigkeit auf einen Papierstreifen aufgetragen wurde, transportiert die einzelnen Bestandteile der zu trennenden Probe unterschiedlich schnell bzw. weit.
Hinter dieser Bewegung steckt – wie im obigen Fall – die Kapillarkraft. Bei anderen Verfahren kann diese Bewegung aber auch durch Druck oder eine elektrische Spannung erreicht werden. Wer sich etwas intensiver mit der Chromatographie beschäftigen möchte, findet hier Einiges an Informationen.
Mittlerweile wurden zahlreiche unterschiedliche Formen der Chromatographie entwickelt, das Prinzip ist allerdings bei allen gleich, ob als sogenannte „stationäre Phase“ nun ein Papierstreifen oder eine Säule und als „mobile Phase“ eine Flüssigkeit, ein Gel oder ein Gas verwendet wird.
Aus den modernen Naturwissenschaften wie auch aus der Medizin ist die Chromatographie aber in jedem Fall nicht mehr weg zu denken. [...mehr]
Das Wort Kinematik hat seinen Ursprung im Griechischen und bedeutet „Bewegung“. Die Kinematik ist die Lehre von der Bewegung und bildet einen Teilbereich der Mechanik.
Um zu verstehen, was Kinematik genau bewirkt sollte man sich einfach ein Billardspiel vorstellen. In der Kinematik geht es um die Bewegung von Dingen oder Punkten im Raum. Hierzu mal ein ganz simples Beispiel:
Verschiedene Stöße im Billard bewirken verschiedene Reaktionen. Es kann zum einen zentral gestoßen werden. Dann bleibt die gestoßene Kugel an der Stelle liegen an der sie auf eine andere trifft. Nur die getroffene Kugel bewegt sich dann weiter.
Ein anderes Beispiel wird im Streifstoß deutlicher. Die Kugel, die gestoßen wurde rollt dieses mal weiter und verliert ihre Geschwindkeit nur langsam. Die Kugel die hingegen gestreift wurde rollt im rechten Winkel zur Seite weiter.
Die Verzweiflung muss groß sein, wenn der amerikanische Energieminister Steven Chu fordert, die Welt weiß zu streichen, um die Klimaerwärmung zu stoppen.
Das hört sich zunächst nach einem Witz an, ist jedoch keiner. Weiße Farben strahlen bis zu 80 Prozent des Sonnenlichtes zurück in den Weltraum. Bei eher dunklen Farben sind es nur noch 20 Prozent. Die Erwärmung der Erdoberfläche würde also bei einer weißen Erde deutlich langsamer vonstatten gehen.
Wenn man schon nicht die ganze Erde weiß anmalen kann, so doch zummindest Häuser - insbesondere die Dächer - Autos und Straßen. Nunja, die Straßen sollten dann eher aufgehellt werden und nicht ganz weiß sein.
Der vielleicht wichtigere Effekt von weißen Häusern und Autos ist jedoch, dass innen ein besseres Klima herrscht. Energieintensive Klimaanlagen wären dann in dem jetzigen Ausmaß nicht mehr nötig. Insofern macht dies sicherlich (neben einem generellen Energiesparen) sinn. Der Physik-Nobelpreisträger Chu will jedoch mehr. [...mehr]
Die Gravitation wirkt in riesigen wie winzigen Maßstäben und seit jeher versuchen die Menschen, ihrer Kraft Herr zu werden und ihren Fesseln zu entkommen. Aber was ist Gravitation und Schwerkraft eigentlich?
Schwerkraft entsteht, indem sich zwei Massen gegenseitig anziehen – dieser These Isaac Newtons (1643 bis 1727) zur Erklärung der Gravitation wurde fortan festgehalten und als Lehrsatz der Physik verbreitet. Dabei ist die Stärke der Anziehungskraft von der Größe der Massen und dem Abstand abhängig: Je größer der Abstand, desto geringer die Anziehungskraft. Soweit die Gravitation in Kürze.
Einsteins Relativitätstheorie zur Gravitation
Die wohl berühmteste Weiterentwicklung der Aussagen von Newton zur Schwerkraft ist die allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein von 1916. Die komplizierte Mathematik der Theorie ist inzwischen durch Experimente gut bestätigt worden und verhalf zu vielen neuen Erkenntnissen vor allem im Bereich der Astronomie und der Laufbahn der Planeten. Gravitation wird hier als Krümmung des Raumes bei Wechselwirkung mit Masse erklärt.
Doch auch die Formeln Einsteins geben keine vollständige Antwort auf die Fragen, was Schwerkraft genau ist und wie sie entsteht. Auch die allgemeine Relativitätstheorie ist nicht frei von Schwächen, so dass sogar Rechtschreibfehler bei ihrer Verwendung zu sinnvollen Ergebnissen führte. [...mehr]
Herschel und Planck sind die zwei neuen europäischen Weltraumteleskope, die am 14. Mai 2009 um 13:12 Uhr in den Weltraum geschossen wurden. Nun wartet man auf faszinierende neue Daten aus dem All.
Nachdem andere leistungsstarke Teleskope wie das Hubble-Weltraumteleskop etwas in die Jahre gekommen sind, wird es auch Zeit, dass neue Geräte, eine neue Erfindung verwendung finden. An dem Projekt wird dabei schon seit etwa 25 Jahren gearbeitet. Eine so lange Vorbereitungszeit ist bei solch großen Hightech-Projekten nicht ungewöhnlich.
Herschel hat einen Hautspiegel mit 3,5 Metern Durchmesser. Damit handelt es sich um den größten Spiegel eines Weltraumteleskops. Dieser Rekord dürfte allerdings etwas 2013 von dem James Webb Space Telescope eingestellt werden. Mit diesem großen Spiegel sollte es möglich sein völlig neue Daten zu sammeln. Spannender als die erwarteten Daten und Bestätigungen dürften die unerwarteten Beobachtungen sein. Albrecht Poglitsch, ein beteiligter Physiker, hofft zumindest auf ungewohnte Daten.
Das Planck-Weltraumteleskop ist noch nicht solange in Arbeit wie Herschel und hat auch nicht einen Spiegel vergleibarer Größe. Dennoch ist der Satellit von großem Interesse. So könnte es möglich sein, dass mit Planck die Stringtheorie überprüft wird. Sollte es gelingen diese kontroverse und vielversprechende vereinheitlichende Thorie zu überprüfen, so wäre das sicherlich ein Sensation.
Noch ist zumindest kein Grund für die Forscher da, in selbstgefällige Freude auszubrechen. Noch kann einiges schief gehen. Gerade bei einer Technik, die so komplex ist, können viele unerwartete Probleme auftauchen. Außerdem müssen noch einige Korrekturen an der Software vorgenommen werden. Mit dem Start nimmt die Sache also nicht einfach ihren geplanten Gang, sondern muss permanent überwacht und modifiziert werden. Den Forscherinnen und Forschern ist Glück bei ihrem Unternehmen zu wünschen. [...mehr]
Blicken wir des nachts zum Himmel, so sehen wir in klaren Nächten vielleicht den Mond, einen Planeten, vielleicht einen Milchstraßenarm aber ganz gewiss ein Meer von Sternen und alle Jahre wieder einen Kometen. Aber etwas sehen wir nicht. Die Asteroiden, und doch sind sie da und das in unvorstellbar großer Zahl.
Denkt man an unser Sonnensystem so kommen einem neben unserem Zentralgestirn sehr schnell die neun, Pardon acht, Planeten: Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun und bis vor kurzem noch Pluto in den Sinn.
Mehr zieht doch eigentlich nicht seine Bahnen in unserem Sonnensystem, oder doch? An unsere vielen kleinen Nachbarn denkt oft niemand. Selbst Kometen, die oft Jahrzehnte in den Tiefen des Raumes verschwinden, laufen auf extremen keplerschen Umlaufbahnen um unsere Sonne und gehören damit ebenfalls zu unserem Sonnensystem, genau wie die Asteroiden. [...mehr]
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]
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]
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]
