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Einige beschweren sich über Spargellandschaften und Diskoeffekte, dabei sind Winde ein wichtiger Energieträger der Zukunft.
Mittlerweile dürfte den meisten klar geworden sein, dass die Erde nicht unbegrenzte Ressourcen zur Verfügung stehen hat. Deshalb ist es wichtig nach regenerativen Energieträgern zu suchen. Einer davon ist die Sonnenenergie, deren Umwandlung in Strom ich im vorletzten Beitrag erklärt habe.
Ein spannender anderer Energieträger ist Wind. In gewisser Weise könnte man sagen, dass für Wind auch die Sonnenenergie eine wichtige Rolle spielt. Die Sonne erwärmt die Erde nämlich sehr ungleich. Wasser, Festland und Atmosphäre werden sehr ungleich erwärmt. Außerdem werden Tag- und Nachtseite ungleich erwärmt und der Äquator wird insgesamt stärker erwärmt als die Polarregionen. Dadurch kommt es zu einem unterschiedlichen Luftdruck auf der Erde. Die Luft ist bestrebt dieses Ungleichgewicht wieder auszugleichen. Dies geschieht, indem sich die Luftmassen in Bewegung versetzten. Dies ist aus den Wetternachrichten bekannt als Tief und Hochdruckgebiete, die sich bewegen. Sie bewegen sich aber nicht nur sondern zwischen ihnen wird auch Luft ausgetauscht. Hierdurch kommen Winde zustande. Dies ist jedoch nicht der einzige wichtige Faktor. Außerdem dreht sich die Erde. Dadurch wird eine Corioliskraft ausgeübt. Sie gibt der Luft noch etwas mehr Schwung. Diese Winde werden dann z.T. noch durch Geländearten gestoppt. Deshalb sind freie Flächen für die Nutzung von Windenergie besser. Daher stehen auch mehr Windräder in den nördlichen Regionen Deutschlands.
Der Wind setzt dabei die Rotorblätter der Windkraftanlagen in Bewegung. Diese Rotorblätter setzen einen Generator in Bewegung der diese Drehung in Strom umwandelt. Dies funktioniert ähnlich wie beim Fahrraddynamo. Die Rotorblätter erreichen dabei übrigens an ihren Enden eine Geschwindigkeit von bis zu 300 km/h.
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Loading ...Einstein hat für seine wegbereitenden Studien den Nobelpreis bekommen. Er wußte zwar nicht, dass seine Erkenntnisse für den Umweltschutz bedeutsam sein werden, aber sie waren es. Die Wichtigkeit der regenerativen Stromerzeugung nimmt zu. Grund genug sich mal zu fragen, wie die Solarzellen eigentlich funktinieren.
Das Grundprinzip ist ein einfach: Sonnenenergie wird in Strom umgewandelt. Die Technik die dahinter steckt ist jedoch nicht so einfach. Solarzellen wandeln mit Hilfe des photovaltaischen Effekts Licht in Strom um. Damit dies gelingt, müssen Solarzellen aus Halbleitern bestehen. Halbleiter leiten Elektrizität dann, wenn Licht auf sie trifft. Ist es dunkel und kalt, leiten sie keinen Strom. Halbleiter bestehen oft aus Silizium. Damit der Halbleiter zu einer Solarzelle werden kann, muss er dotiert werden. D.h. das Silizium wird mit einem anderen chemischen Stoff speziell “gemischt”. Dies kann je nach Element dazu führen, dass ein positiver Ladungsträgerüberschuss vorhanden ist (p-leitend) oder dass ein negativer Ladungsträgerüberschuss vorhanden ist (n-leitend). Nun wird eine p-leitende Schicht über eine n-leitende Schicht angebracht, so dass ein Grenzübergang zwischen p und n entsteht. Zwischen diesen beiden Schichten entsteht ein elektrisches Feld. Wenn nun Licht auf den Halbleiter trifft, kann die Energie, die vom Lichtteilchen erzeugt wird, wenn es auf ein Elektron trifft, genutzt werden. Die elektrische Energie fließt in dem elektrischen Feld des p-n Übergangs ab. Diese Technik wird ständig weiterentwickelt, um den Wirkungsgrad zu erhöhen und Solarzellen zu einer echten Alternative in der Energiegewinnung zu machen. [...mehr]
Oft werden Flugzeuge benutzt. Gerade in Zeiten der Billigflieger ist es ein sehr beliebtes Transportmittel. Von denjenigen, die das Flugzeig nutzen, dürften aber nur die wenigsten wissen, warum der Flieger eigentlich in der Luft bleibt.
Bei bestimmten Flugobjekten wie Heißluftballons oder Zeppelinen, ist es nicht schwer eine Erklärung für ihre Flugfähigkeit zu finden. Sie sind einfach leichter als Luft. Zeppeline weil sie mit einem leichten Gas wie Helium gefüllt werden und Heißluftballone, weil heiße Luft leichter als kalte ist. Bei Flugzeugen ist das physikalisch schon komplizierter. Sie fliegen, weil sie sogennanten Auftrieb haben. Dieser Effekt ist auch im Alltag zu beobachten. Wenn man seine Hand bei hoher Geschwindigkeit (z.B. aus dem Fahrenden Auto) in die Luft ausstreckt und leicht schräg hält, wird man feststellen, dass sie nach oben gedrückt wird. Ähnlich ist die Technik auch bei Flugzeugen. Der Flügel muss in einem bestimmten Anstellwinkel ausgerichtet sein. Darüber hinaus muss er in einer bestimmten Art geformt sein: vorne rund und hinten spitz zulaufend. Außerdem muss die Oberseite des Flügels stärker gewölbt sein, als es bei der Unterseite der Fall ist. Bewegt sich das Flugzeug und also die Flügel, so wird die Luft an den Flügeln geteilt. Dann fließt die Luft zu einem Teil oben und zum anderen Teil unten an dem Flügel vorbei. Da der Flügel gewölbt ist, muss die Luft an der oberen Seite einen längeren Weg hinter sich bringen und an der Unterseite einen kürzeren. Deshalb strömt die Luft an der Oberseite schneller vorbei als an der Unterseite. Der Luftdruck an der Oberseite sinkt und ein Sog entsteht, der das Flugzeug nach oben “saugt”.
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Beamen kann nach heutigen physikalischen Erkenntnissen nicht funktionieren, es gibt hierfür noch keine entsprechende Formel. Beim Beamen, wie es bei Star Trek oft zu sehen ist, stoßen wir in unserer realen Welt vor allem auf zwei scheinbar unüberwindbare Probleme.
Zum einen ist da die überaus hohe Energiemenge, die nötig wäre, um eine Person, die gebeamt werden soll, auf atomarer Ebene zu zerlegen. Nach Berechnungen von Physikern wäre hierzu eine Energiemenge notwendig, die die gesamte Menschheit zu Zeit nicht einmal produziert.
Das zweite, scheinbar unüberwindbare Problem ist die entstehende Informationsmenge, die beim Beamen eines Menschen entstehen würde. Nach vorsichtigen Schätzungen wird hier von einer Datenmenge gesprochen die ca. 10 hoch 28 Kilobyte beinhalten würde. Eine derartig große Datenmenge kann heute also auch nicht gespeichert werden.
Vielleicht sind wir dem Beamen jedoch näher, als mancher glaubt, denn dem Physiker Anton Zeilinger ist es bereits 1997 gelungen, Photonen zu teleportieren.
Beim genaueren Betrachten der Begriffe Beamen und Teleportation stellen wir jedoch gewaltige Unterschiede zwischen beiden fest.
Bei der Teleportation kann also nicht von Beamen gesprochen werden, da dabei bereits ein gleichwertiges Photon am Zielort vorhanden sein muss. Beim Beamen hingegen wird der zu beamende Mensch in seine Elementarteile zerlegt und dann am Zielort wieder entsprechend zusammengesetzt.
Nach heutigen Erkenntnissen ist es also unmöglich, einen Menschen wie bei Star Trek zu Beamen. Ich halte es jedoch durchaus für möglich, einen Durchbruch in Richtung Beamen zu erlangen. Es bedarf vielleicht nur eines Zufalls um uns von A nach B zu Beamen. [...mehr]
Laser kommen heutzutage an sehr vielen Orten zum Einsatz. Dies wird nur selten wahrgenommen. Wie so ein Laser aber funktioniert, das wissen nur sehr wenige. Grund genug dieser Technik ein wenig mehr Aufmerksamkeit zu widmen.
Laser ist übrigens kein einfacher Eigenname, sondern eine Abkürzung. Sie steht für den englischen Ausdruck Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Lichtverstärkung durch Induzierte Emission). Entdeckt wurde die Technik die Laser ermöglicht am 16. Mai 1960. Der amerikanische Physiker Theodore Maiman hat ein Experiment aufgebaut, in dem eine spiralförmige Gasentladungslampe aufblitzt. In ihr befindet sich ein länglicher Rubinkristall, dessen beide Enden verspiegelt worden sind. Das Blitzlicht verursacht in dem Rubin den ersten Laserpuls der Erde. Maiman zeigte schon bald verwunderten Pressevertretern einen verbesserten Rubinlaser, mit dem er kräftige rote Laserblitze vorführen konnte. Heutzutage sind Laser überall im Einsatz. Sie befinden sich in Glasfasernetze der Telekommunikation und ermöglichen ein schnelles Internet. Ohne sie wäre das Daownloaden größerer Musikdateien Videofilmen oder Spielen unmöglich. Mit Laser ließt und beschreibt das CD oder DVD Laufwerk die Silberscheiben. Laserscanner helfen beim Kassieren und lesen Preisschilder ein und Polizeibeamte messen mit Laserpistolen die Geschwindigkeit von Autos. Starke Gaslaser zerschneiden in den Industriebetrieben Bleche und helfen beim Verformen, Biegen und Härten oder Beschichten von verschiedenen Werkstoffen. In der Medizin können Laser die Blutzirkulation messen oder vollführen als Lichtskalpelle blutstillende Schnitte oder behandeln fehlsichtige Augen. Laser können in der Atmosphäre umweltschädliche Gase aufspüren. In größeren Schiffen oder Flugzeugen haben Lasersysteme den Kreiselkompass durch modernere Technik ersetzt. Mit solchen Ringlasern können Geophysiker auch kleinere Änderungen der Erdrotation messen. Aber was ist nun das besondere und bemerkenswerte an diesem Laserlicht: Bei einem Laserlicht haben alle Wellenberge und -täler denselben Abstand. Das heißt, dass alles Licht ganz genau dieselbe Farbe besitzt. Es ist also monochromatisch. Doch das Laserlicht besitzt noch eine weitere Besonderheit. Alle Wellen bewegen sich in die gleiche Richtung auf und ab. Es ist polarisiert. Das ist dann das, was das Laserlicht so besonders macht. Es besteht aus sehr geordneten Wellen, die alle in die gleiche Richtung gehen und genau dieselbe Farbe besitzen. Es ist auch möglich, das Licht als kleine Teilchen aufzufassen. Beim Laser sind diese Teilchen alle gleich und bewegen sich alle in dieselbe Richtung. Weil das Laserlicht diese Eigenschaften besitzt, kann es sehr genau gesteuert und kontrollieren werden und das ist auch der Grund, weshalb es für so viele Dinge eingesetzt werden kann.
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