Warum fallen schlafende Vögel nicht vom Baum

Warum fallen schlafende Vögel nicht vom Baum?

Warum fallen schlafende Vögel nicht vom Baum? Wunderbare Alltagsrätsel Herausgegeben von Mick O'Hare/New Scientist

Aus dem Englischen von Helmut Reuter Illustrationen von Spike Gerrell

Piper München Zürich

Die Originalausgabe erschien unter dem Titel »The Last Word Questions and answers from the populär column on everyday science« 1998 bei Oxford University Press, Oxford, New York. This translation of The Last Word: New Scientist onginally published in English in 1998 is published by arrangement with Oxford University Press. Diese Übersetzung von The Last Word: New Scientist (ursprünglich 1998 in englischer Sprache veröffentlicht) erfolgt in Absprache mit dem Verlag Oxford University Press.

Für die deutsche Ausgabe wurde der Text der Originalausgabe um einige Fragen und Antworten gekürzt.

ISBN 3-492-04189-2 3. Auflage 2000 © RBI Magazines Ltd 1998 Deutsche Ausgabe: © Piper Verlag GmbH, München 2000 Gesamtherstellung: Clausen & Bosse, Leck Pnnted in Germany

Inhalt

Einführung

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Pflanzen und Tiere

11

Rätsel und Illusionen

41

Seltsame Natur

63

Die Welt der Physik

89

Wie es in der Technik aussieht

111

Haushaltswissenschaft

137

Apparate und Erfindungen

171

Blasen, Flüssigkeiten und Eis

195

Unser Körper

219

Register

243

Einführung

Die Welt ist ein rätselhafter Ort. Da gibt es die großen Rätsel: Wie fing das Universum an? Was ist Leben? Wer waren unsere Vorfahren? Auf der ganzen Erde gibt man Milliarden für den Versuch aus, diese Fragen zu beantworten. Ge­ waltige Weltraumteleskope erkunden die entlegensten Winkel des Universums. Armeen von Laborwissenschaftlern analysieren, wie unsere Gene arbeiten, und versuchen, das Rätsel des Lebens zu lösen. Ganze Bibliotheken wissenschaftlicher Zeitschriften füllen sich mit der schnell wachsenden Zahl von Antworten. Und da sind die kleinen Rätsel: Warum ist der Himmel blau? Weshalb haben wir alle unterschiedliche Fingerabdrücke? Warum besitzen Männer Brustwarzen, die doch zu nichts nütze sind? Bringt eine Fliege, die mit einem Zug zusammenstößt, den Zug für einen winzigen Sekunden­ bruchteil zum Stehen? Es sind die kleinen Geheimnisse, von denen dieses Buch handelt. Die kleinen Rätsel sind überall. Wozu dient der seltsame kleine Beutel an den Sauerstoffmasken in Flugzeugen? Weshalb bleibt Superkleber nicht an der Innenseite der Tube haften? Für alle mit einem verschärften Sinn für Geheimnisse kann es sogar zum Rätsel werden, weshalb irgend etwas nicht geschieht. Wie oft haben Sie, wenn Sie nachts eine Allee entlanggingen, einen im Schlaf herunterfallenden Vogel gesehen? »Niemals«, werden Sie antworten. Wie kommt es also, daß Vögel seelenruhig in den Bäumen schlafen können, ohne je das Gleichgewicht zu verlieren?

Wenn Sie die Antwort auf diese und die anderen Fragen weiter oben erfahren möchten, können Sie sie auf den folgenden Seiten finden. Es handelt sich um eine Auswahl aus Texten von der Letzten Seite, einer Rubrik des wöchentlich erscheinenden englischen Wissenschaftsmagazins New Scientist. Sie sind all jenen gewidmet, die sich ein ge­ höriges Maß an Neugier erhalten haben, und wir veröf­ fentlichen sie mit besonderem Dank für die vielen tausend Leser, die uns in den letzten vier Jahren Fragen und Antworten für die Letzte Seite zugesandt haben. Offiziell wurde die Rubrik im März 1994 eingeführt, nachdem uns ein Leser gefragt hatte, warum die LED-An­ zeigen seiner Mikrowelle auf und ab zu hüpfen schienen, während er auf seinem Frühstückstoast herumkaute. Doch schon vorher hatten uns Leser jahrelang Anfragen über zwar ungewöhnliche, aber alltägliche Erscheinungen geschickt. Wenn wir dazu in der Lage waren, haben wir sie selbst beantwortet. Gelegentlich haben wir die Fragen und Antworten in unserer Leserbriefspalte abgedruckt. Der Frühstückstoast gab den letzten Anstoß. Wir beschlossen, daß es an der Zeit sei, unsere Leser einzubeziehen und ihre Hilfe für eine Sonderseite zu erbitten, die der Erklärung von rätselhaften Erscheinungen des Alltags gewidmet sein sollte. Damals hätten wir uns nie vorstellen können, was für ein Erfolg diese Letzte Seite werden würde. Inzwischen gehört sie laut Leserumfragen zu den beliebtesten Rubriken des Magazins. Die Zahl der neuen Antworten und der Antworten auf bereits gestellte Fragen würde mittlerweile ausreichen, ein eigenes Wochenmagazin zu füllen. Und seitdem die Rubrik auf der Planet Science-Website des New Scientist erscheint, übertrifft die Zahl der Antworten per E-Mail die große Zahl der Antworten, die wir schon per Post oder Fax erhalten. 8

Viele scheinbar simple Fragen sind letztlich äußerst komplex und können nicht auf Anhieb beantwortet werden. Zum Glück haben die Leser des New Scientist eine außerordentliche Bereitschaft bewiesen, eigene Experimente anzustellen, um widerspenstige Probleme zu lösen. Sie haben das merkwürdige Verhalten der Sahne auf einem Glas mit Tia Maria untersucht, Verkostungen angestellt, um herauszufinden, ob Tee, der mit neu erhitztem Wasser zubereitet wird, anders schmeckt; sie haben das seltsame Verhalten von Bierdosen in Eimern mit Eiswasser bei Grillparties analysiert; sie haben zahlreiche Fotos von Wolken, Regenbogen und Mustern in gefrorenen Pfützen gemacht. Da seit der Einführung der Rubrik mittlerweile vier Jahre vergangen sind, wollen wir ihren anhaltenden Erfolg und die Bemühungen unserer Leser mit der Veröffentlichung in diesem Buch feiern, in dem viele unserer Lieblingsfragen und -antworten vorgestellt werden. Wir hoffen, daß Sie Ihre Freude daran haben und daß es Sie anregt, ein Rätsel zu finden, das vor Ihrer Haustür oder in Ihrer Küche entstanden oder vielleicht sogar in Ihrem Badezimmer gewachsen ist (dabei sollten Sie aber berücksichtigen, daß wir den speziellen schwarzen Schimmel, der sich von feuchten Ecken aus verbreitet, bereits erklärt haben). Wenn Ihnen etwas ein- bzw. auffällt, werden Sie merken, daß die Leserschaft des New Scientist nur darauf wartet, Ihre Fragen zu beantworten. Schreiben Sie uns also ungeniert - die Letzte Seite ist auf das angewiesen, was von Ihnen hereinkommt.1

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Sie können sie über folgende Adresse erreichen: New Scientist Editorial, 1st Floor, Wardour Street, London W1V 4BN, außerdem per E-Mail an: [email protected].

Wer weiß, vielleicht werden Sie zum Star der zweiten Ausgabe dieses Buches. Und achten Sie auf die schlafenden Vögel, die nicht herunterfallen. Mick O'Hare

PFLANZEN UND TIERE

Schnarchvögel Frage Warum fallen Vögel im Schlaf nie von dem Ast, auf dem sie sitzen? Schlafen Vögel überhaupt? G.F. Großbritannien Antwort Vögel besitzen in den Beinen eine raffinierte Anordnung von Sehnen. Die Beugesehne des Schenkelmuskels verläuft über das Knie weiter zum Bein hinab um das Knöchelgelenk herum und dann zur Unterseite der Zehen. Diese Anordnung sorgt dafür, daß das Knie in Ruhe mit dem Körpergewicht des Vogels gebeugt wird, wodurch die Sehne gespannt bleibt und daher die Krallen schließt. Offenkundig wirkt dieser Mechanismus so zuverlässig, daß man sogar tote Vögel gefunden hat, die sich noch lange nach ihrem Tod an ihrem Zweig festgeklammert haben. A.B. Großbritannien

Antwort Ja, Vögel schlafen wirklich. Und nicht nur das, einige schlafen sogar auf einem Bein. Was vielleicht noch überraschender ist: Man kann sie hypnotisieren und so nach Belieben einschlafen lassen. Bei meinem Hirtenstar hat das funktioniert. Wenn Sie es selbst versuchen wollen, müssen Sie Ihre Augen ganz nah an den Käfig bringen und die Vorgabe des Hypnotiseurs »Deine Augen werden immer schwerer« (unausgesprochen) auf Ihre eigenen Augen anwenden. Sie müssen so tun, als würden Sie allmählich selbst einschla­ ren, und der Vogel wird es Ihnen nachmachen. Am Ende zieht er ein Bein an den Bauch, steckt den Kopf unter den Flügel und fällt in Tiefschlaf. 13

Ansonsten, und das wissen die meisten Vogelbesitzer, muß man nur den Käfig mit einem Tuch abdecken und so Nacht vortäuschen, um das Tierchen einschlafen zu lassen. D.L. Großbritannien Antwort Vögel schlafen tatsächlich, gewöhnlich in einer Folge kurzer, intensiver »Nickerchen«. Von Mauerseglern weiß man, daß sie im Flug schlafen. Da die meisten Vögel auf Sicht angewiesen sind, schlafen sie gewöhnlich nachts, abgesehen natürlich von Nachtvögeln. Die Schlafgewohnheiten der Watvögel werden dagegen eher von den Gezeiten als von der Sonne gesteuert. Einige Arten sind durch künstliches Licht leicht zu täuschen. Hell erleuchtete Stadtgebiete können bei Singvögeln zu Schlaflosigkeit führen. Das Flutlicht einer Rennbahn in der Nähe meiner Wohnung sorgt die ganze Nacht über für eine Art Dämmerung, was Rotkehlchen und Amseln veranlaßt, von 2 Uhr morgens an ständig zu singen. Leider weiß ich nicht, ob sie das ebenso nervt wie mich ... AS. Irland

Bananenschale Frage Im Kühlschrank werden die Schalen von Bananen schneller braun als außerhalb, aber die Früchte bleiben eßbar. Ich war der Meinung, die braune Verfärbung sei auf Oxidation zurückzuführen. Wenn das zutrifft, wieso läuft sie dann in der Kälte schneller ab? A. W. Großbritannien

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Antwort Bananen sollte man besser nicht im Kühl­ schrank aufbewahren. Wie alle lebenden Organismen regeln auch Bananen die Zusammensetzung ihrer Zellmembranen, um deren Viskosität an die Temperatur anzupassen, in der sie üblicherweise leben. Das geschieht, indem sie den Gehalt an ungesättigten Fettsäuren in den Lipiden der Membran verändernde kälter die Banane, desto höher der Gehalt an ungesättigten Fettsäuren, was die Viskosität bei der jeweils gegebenen Temperatur verringert. Wenn man die Frucht zu stark kühlt, werden Teile der Membran ganz einfach zu flüssig, und die Zellwände verlieren ihre Fähigkeit, die verschiedenen Zellbestandteile voneinander getrennt zu halten. Enzyme und Substrate, die normalerweise nicht miteinander in Berührung kommen, vermischen sich deshalb. Überreife Früchte, die man außerhalb des Kühlschranks aufbewahrt, verfärben sich auf gleiche Weise braun; in diesem Fall bricht die Membran jedoch wegen der allgemeinen Alterung des Gewebes zusammen. Bei der kommerziellen Lagerung sind Kühlschäden an tropischen Früchten ein großes Problem, während Obst der gemäßigten Zonen wie Äpfel und Birnen problemlos bei Temperaturen in der Nähe des Gefrierpunktes gelagert werden können. Ich frage mich deshalb, ob Bananen, die man im Kühlschrank hatte, ebenso gut schmecken wie die, die man draußen gelassen hat? Übrigens würde ich Tomaten, die ja ursprüng­ lich aus subtropischen Zonen stammen, auch nicht im Kühlschrank aufbewahren. A.M.

Institut für Nahrungsmittelforscbung Norwich, Großbritannien

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Antwort Während viele Früchte durch Kühlung haltbarer bleiben, zeigen sich bei den meisten tropischen und subtropischen Früchten, besonders bei Bananen, Kühlschäden. Die ideale Temperatur für Bananen liegt bei 13,3 °C. Unter 10 °C beschleunigt sich der Verderb, weil bestimmte Enzyme freigesetzt werden, und die Schale kann sich über Nacht schwarz verfärben, während Frucht und Schale weich werden. Diese Enzyme sickern aus den Zellen, weil die Membran durchlässiger wird. Dies wird durch Äthylengas ausgelöst, das den Reifungsvorgang steuert und als Reaktion auf den Streß durch Kühlung und Ereignisse wie Parasitenbefall gebildet wird. Die beiden Enzyme Cellulase und Pektinesterase spalten die wichtigsten der für den Aufbau der Pflanze erfor­ derlichen Polymere, nämlich Zellulose bzw. Pektin. Hinzu kommt der Abbau von Stärke durch Enzyme aus der Gruppe der Amylasen, wenn das Fruchtgewebe der Ba­ nane weich wird. Schwarz wird die Schale, weil ein weiteres Enzym freigesetzt wird, die Polyphenyloxidase (PPO). Dieses auf Sauerstoff angewiesene Enzym polymerisiert die natür­ lich vorkommenden Phenole der Bananenschale zu Poly­ phenolen, deren Struktur dem Melanin ähnelt, das sich in sonnengebräunter menschlicher Haut bildet. Säure hemmt die PPO, weshalb man Zitronensaft verwendet, um das Braunwerden von Äpfeln zu verhindern. Bananen enthalten wenig Säure; es kann sein, daß sie deshalb so rasch dunkel werden. Schließlich kann man das Schwarzwerden der Schale hinauszögern, indem man die Bananen mit Wachs überzieht und so den Sauerstoff fernhält. M. W. Großbritannien

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Antwort Ergänzung zu den vorherigen Antworten: Ja, braun wird die Banane durch Oxidation. Ja, das wird durch Kühlen ausgelöst. Nein, die niedrige Temperatur an sich beschleunigt die Oxidation in Bananen nicht. Bananen mögen ein heißes Klima, und im Kühlschrank werden ihre Zellmembranen geschädigt. Diese Membranschäden lassen Phenolamine wie Dopamin austreten, die normalerweise in den Vakuolen der Bananenzcllen vorliegen. Sie treffen auf oxidierende Enzyme (Polyphenyloxidasen), die ebenfalls in der Zelle vorhanden sind. Mit dem Sauerstoff der Luft kann das Dopamin dann zu braunen Polymeren oxidiert werden, die vielleicht als Schutz dienen. Wenn der Bräunungsvorgang durch die kältebedingten Membranschäden erst einmal in Gang gekommen ist, wird die Verfärbung durch Erwärmen gefördert. Um dies in extremer Form zu zeigen, lege man eine Bananenschale für ein paar Stunden ins Gefrierfach. Sie bleibt innen völlig weiß, weil die Oxidasen, obwohl die Zellmembranen aufgebrochen sind, bei diesen tiefen Temperaturen nicht arbeiten. Wenn man sie nun über Nacht bei Zimmertemperatur auftauen läßt, wird die Schale tief­ schwarz, weil das Dopamin oxidiert wird. Eine über Nacht bei Zimmertemperatur aufbewahrte »Kontrollbananenschale« bleibt weißlich, weil hier die Membranen der Vakuolen intakt bleiben. S. F.

Universität Edinburgh, Großbritannien

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Aquariumskoller Frage Wegen eines kürzlich erlittenen Verlustes würde uns interessieren, weshalb Fische aus kleinen Aquarien herausspringen. R. und V. W.

Universität von East Anglia, Großbritannien

Antwort Fische, die aus kleinen Aquarien hüpfen, sind für deren Halter ein recht verbreitetes Problem, und das ist auch der Grund, weshalb manche einen Glasdeckel auf ihr Aquarium legen. Es gibt mehrere Theorien darüber, weshalb Fische aus kleinen Aquarien herausspnngen. Einer der Erklärungsversuche für dieses Verhalten unterstellt, freilebende Fische würden aus dem Wasser springen, um sich von Hautparasiten zu befreien. Obwohl die Fragesteller Geschlecht und Artenzusam­ mensetzung der Fische in ihrem Aquarium nicht mitgeteilt haben, könnte es sein, daß Fische gesprungen sind, um Freßfeinden oder unerfreulichen Begegnungen mit anderen Lebewesen zu entgehen oder sich sogar durch ein bisher unbekanntes Werbungs-oder Revierbehauptungsritual vor Artgenossen in Szene setzen wollten. Im übrigen: Aufrichtiges Beileid für die Hinterbliebenen. R. R. Schweden Antwort Für Fische in Gefangenschaft sieht die Luft auf der anderen Seite der Glaswand wie Wasser aus. Und in den Sagen der Fische ist das Wasser auf der anderen Seite stets sauberer. J.C. Australien

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Määh-Marsch Frage Warum laufen Schafe immer in gerader Linie vor einem Auto her und nie zur Seite weg? A. W.-J. Großbritannien

Antwort Schafe und andere Tiere laufen vor Autos her, weil sie nicht erkennen, daß Autos nicht auf grasbewachsene Böschungen hinaufklettern können. Früher wurden Schafe von Wölfen oder großen Raubkatzen verfolgt. Wenn ein Tier versucht, ein paar Meter vor dem Jäger seitwärts auszuweichen, sieht der Verfolger, was geschieht, und kann das Opfer, das ihm seine verletzliche Flanke zeigt, mit einem leichten Kurswechsel abfangen. Wenn die Beute dagegen erst im letzten Augenblick ausweicht, läuft es anders ab. Hasen beherrschen diese Strategie meisterlich: Gerade wenn der Windhund zubeißen will, schlägt der Hase einen Haken, und der Hund schießt über sein Ziel hinaus oder überschlägt sich im günstigsten Fall sogar. Die instinktive Reaktion eines Schafs oder eines Hasen auf ein sich näherndes Auto ist zumindest nicht so unangepaßt wie die eines Igels. C. W. Großbritannien Antwort Pflanzenfresser werden von Raubtieren getötet, die normalerweise nach der Kehle ihres Opfers schnappen, während sie neben ihm herlaufen. Das Beutetier wird also stets bemüht sein, eine potentielle Bedrohung hinter sich zu haben und einen Bogen zu schlagen, wenn der Räuber es einzuholen versucht. Aus diesem Grund springt ein Känguruh, das ein Auto näherkommen sieht, auf die Straße, 19

damit es das Auto direkt hinter sich halten kann, wobei es dann oft überfahren wird. Solange ein Auto beständig geradeaus hinter einem Schaf herfährt, wird das Schaf ver­ suchen, ihm in gerader Linie zu entkommen. G. C. Australien

Antwort Schafe werden ziemlich unterschätzt. Sie laufen nicht bloß geradeaus - sie laufen eine Weile in eine Rich­ tung und brechen dann zur Seite aus. Das ist keineswegs krauses Denken, sondern vollkommen logisch. Frei laufende Schafe kommen in der Regel nur in ländlichen Gebieten vor, wo die Straßen durch steile Böschungen, Klippen, Hecken, Zäune und Gräben begrenzt sind. Das Schaf erkennt, daß es, wenn es das Auto in der Ebene nicht schlagen kann, auch keine Möglichkeit hat, auf eine Böschung zu entkommen, und so versucht es, dem Auto entlang der Straße zu entkommen. Dabei verringert das Auto seine Geschwindigkeit, und wenn es so langsam fährt, daß das Schaf glaubt, es könne das Auto über die Hindernisse am Straßenrand abhängen, biegt es ab. Und weil sich dieses Verhalten meistens als richtig erweist (die meisten Fahrzeuge folgen Schafen nicht über den Straßenrand hinaus), macht das Schaf so weiter. Quod erat demonstrandum - in der Logik der Schafe. Dieser Ansatz ist für die Sicherheit auf den Straßen ein­ deutig erfolgreicher als der, den Menschen zeigen. Sie wei­ chen normalerweise an den Straßenrand aus. Da mehr Menschen als Schafe überfahren werden, kann man fol­ gern, daß wir von der Logik der Schafe vieles lernen können. W.P. Großbritannien 20

Antwort Schafe sind kluge Tiere mit einem instinktiven Gespür für Psychologie. Sie wissen, daß die meisten Autofahrer zwar gern mal ein Tier totfahren, solange sie die Ausrede gebrauchen können: »Es ist genau vor mein Auto gelaufen, ich konnte nichts dagegen tun«, aber nicht so gemein sind, ein Tier vorsätzlich zu überfahren. Damit ist es ein entscheidender Vorteil, geradeaus zu laufen, anstatt zur Seite zu springen. ED. Dänemark

Bratfisch Frage Ein Junge aus der Nachbarschaft hat mich gefragt, was geschieht, wenn ein Blitz ins Wasser einschlägt. Sterben dann alle Fische? Und was geschieht mit den Menschen auf Schiffen mit einem Metallrumpf? C.C. Großbritannien Antwort Wenn ein elektrischer Strom wie zum Beispiel ein Blitzstrahl auf eine Wasseroberfläche trifft, kann die Ladung in allen Richtungen zur Erde weitergeleitet werden. Die Elektrizität wird dabei kugelförmig abgeleitet, wodurch die Fähigkeit des ursprünglichen Blitzstrahls, etwas zu verschmoren, rasch bis zur Unwirksamkeit verdünnt wird. Natürlich kann ein Fisch, der unmittelbar vom Blitz getroffen wird oder sich in der Nähe des Einschlags befin­ det, getötet oder verletzt werden. Allerdings hegt die Temperatur eines Blitzes bei mehreren tausend Grad, wodurch er das Wasser in der Umgebung der Einschlagstelle durchaus verdampfen könnte. Das würde unter der Oberfläche eine Schockwelle hervorrufen, 21

und diese könnte über eine weit größere Entfernung die Anatomie eines Fisches verändern oder menschliche Tau­ cher taub werden lassen - einige zehn Meter weit. Wenn jemand auf einem Schiff mit Metallrumpf nah genug wäre, um die ersten Wirkungen zu spüren, würde er von dem, was folgt, heftig durchgerüttelt werden. Übrigens leitet Metall den Strom weit besser als Wasser; ein Blitz würde deshalb eher durch das Schiff als durch das Wasser gehen. A.H. Großbritannien Antwort Wenn ein Blitz einschlägt, ist man im Inneren eines elektrischen Leiters, beispielsweise in einem Schiff mit Metallrumpf, oder unter der Wasseroberfläche (falls man ein Fisch ist) am sichersten aufgehoben. Im letzten Jahrhundert zeigte der englische Physiker Michael Faraday, daß es innerhalb eines Leiters kein elektrisches Feld gibt. Er führte das vor, indem er sich in einen Maschendrahtkäfig setzte, in den er dann elektrische Entladungen einschlagen ließ. Alle außer Faraday waren überrascht, als er unverletzt wieder aus dem Käfig kam. E. G.

Universität Glasgow, Großbritannien

Blähfisch Frage Fische furzen nicht. Warum ist das so? CK. Kalifornien Antwort Vielleicht glaubt die Schreiberin, daß Fische nicht furzen, weil sie noch nie eine Reihe von Blasen aus der Kloake eines Fisches hat kommen sehen. 22

Doch Fische entwickeln Gase im Darm, und diese werden wie bei den meisten Tieren über das Darmende ausgestoßen. Der Unterschied liegt in der »Verpackung«. Fische verpacken ihre Exkremente in eine dünne Gelatinekapsel, ehe sie sie ausscheiden. Das geschieht auch mit allen Gasen, die durch die Verdauung erzeugt oder mitgeführt worden sind. Das Ergebnis ist eine Fäkalkapsel, die entwe­ der absinkt oder schwimmt. Aber da viele Fische Kopro­ phagen (Kotfresser) sind, bleiben diese Kapseln nicht allzulange erhalten. D.S. Großbritannien

Antwort Ich habe mehrmals beobachtet, wie meine Buntbarsche Wind abgelassen haben - sehr zum Verdruß meines Stachelaals. Es scheint daran zu liegen, daß sie zu viel Luft aufnehmen, wenn sie die an der Wasseroberfläche treibenden Futterflocken in sich hineinschlingen. Wenn sie die Luft nicht abführen würden, dürfte das ihr Gleichgewicht ernstlich beeinträchtigen. RH.

Universität London, Großbritannien

Antwort Die meisten Haie sind zur Erzeugung ihres Auftriebs auf ein Lipid hoher Dichte namens Squalene angewiesen, aber der Sand-Tigerhai (Eugomphodus taurus) hat das Furzen als zusätzliche Auftriebstechnik entwik­ kelt. Der Hai schwimmt an die Oberfläche und schluckt Luft, die er im Magen unterbringt. Um sich in einer bestimmten Tiefe zu halten, kann er dann die dazu notwendige Luftmenge ausfurzen. A.O. Großbritannien

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Kalte Füße

Frage Warum erfrieren im Winter, wenn sie in ständigem Kontakt mit Eis und Schnee sind, die Füße der antarktischen Pinguine nicht? Vor einigen Jahren habe ich im Radio gehört, Wissenschaftler hätten herausgefunden, daß die Pinguine in ihren Füßen über einen zusätzlichen Kreislauf verfügen, der das Einfrieren verhindert, aber ich bin auf keine weitere Informationen oder Erklärung zu diesem Sachverhalt gestoßen. Selbst Wissenschaftler, die sich mit Pinguinen beschäftigen, konnten mir auf diese Frage keine Antwort geben. S.P. Australien

Antwort Wie andere Vögel, die in kaltem Klima leben, haben auch die Pinguine Anpassungen entwickelt, mit denen sie übermäßige Wärmeverluste vermeiden und eine Körperkerntemperatur von etwa 40 CC aufrechterhalten können. Die Füße stellen dabei ein besonderes Problem dar, weil sie nicht mit einer Isolierschicht aus Federn oder Speck bedeckt werden können, andererseits aber eine große Oberfläche haben. (Ähnliches gilt auch für Säugetiere der kalten Klimazonen wie zum Beispiel Polarbären.) Zwei Mechanismen sind daran beteiligt. Einmal kann der Pinguin die Durchblutung seiner Füße steuern, indem er den Durchmesser der Arterien verändert, durch die Blut zugeführt wird. Bei Kälte wird der Blutstrom verringert, wenn es dagegen warm ist, verstärkt. Auch dem Menschen ist das möglich; deshalb werden unsere Hände und Füße 24

weiß, wenn uns kalt ist, und rot, wenn wir erhitzt sind. Diese Kontrolle arbeitet auf sehr raffinierte Weise, wobei der Hypothalamus und verschiedene nervöse und hormonelle Systeme beteiligt sind. Doch die Pinguine besitzen auch »Gegenstrom-Wärmetauscher« am oberen Ende der Beine. Arterien, die die Füße mit warmem Blut versorgen, verzweigen sich in viele kleine Gefäße, die direkt mit einer gleichen Zahl von Venen verbunden sind, die kaltes Blut aus den Füßen zurücktransportieren. Das warme Blut gibt Wärme an das kalte ab, wodurch wenig davon zu den Füßen hinuntergelangt. Im Winter werden die Pinguinfüße auf ein bis zwei Grad über dem Gefrierpunkt gehalten - so geht wenig Wärme verloren, während Erfrierungen vermieden wer­ den. Enten und Gänse verfügen in ihren Füßen über ähnliche Mechanismen. Wenn man sie aber mehrere Wochen im Haus unter warmen Bedingungen hält und dann in Schnee und Eis hinausläßt, können ihre Füße am Boden festfrieren, weil sich ihre Physiologie auf die Wärme ein­ gestellt hat: Der Blutfluß zu den Füßen ist dann praktisch unterbunden, was ihre Temperatur eventuell unter den Gefrierpunkt fallen läßt. I.D.

Meeresbiologische Station, Millport, Großbritannien

Antwort Ich kann nicht sagen, ob es einen zusätzlichen Blutkreislauf gibt oder nicht, aber ein Teil der Antwort auf das Problem der Pinguine mit den kalten Füßen enthält eine faszinierende biochemische Erklärung. Normalerweise bindet sich Sauerstoff in einer sehr starken exothermischen Reaktion an das Hämoglobin der roten Blutkörperchen: Es wird ein bestimmter Wärmebetrag (W) frei. Bei der umgekehrten Reaktion, wenn das Hämoglobin den Sauerstoff freisetzt, wird gewöhnlich derselbe Wärme­ 25

betrag wieder absorbiert. Da aber die Bindung bzw. die Lösung des Sauerstoffs im Organismus an unterschiedlichen Orten stattfinden, können Veränderungen der molekularen Umgebung (z. B. des pH-Wertes) dazu führen, daß es bei diesem Vorgang netto zu einem Wärmeverlust oder Wärmegewinn kommt. Der tatsächliche Wert von W ist je nach Spezies verschieden. Bei den antarktischen Pinguinen verhält es sich so, daß W in den kalten peripheren Geweben einschließlich der Füße viel kleiner ist als beim Menschen. Das hat zwei Vorteile: Einmal nimmt das Hämoglobin des Vogels weniger Wärme auf, wenn es Sauerstoff abgibt, wodurch die Füße weniger leicht einfrieren. Der zweite Vorteil leitet sich aus den Gesetzen der Thermodynamik ab. Bei jeder umkehrbaren (chemischen) Reaktion einschließlich der Aufnahme oder Abgabe von Sauerstoff durch das Hämoglobin begünstigt eine niedrige Temperatur die exothermische Richtung der Reaktion und erschwert die andere Richtung. Bei niedrigeren Temperaturen bindet sich demnach der Sauerstoff stärker an das Hämoglobin der meisten Arten und wird weniger leicht wieder freigesetzt. Ein relativ bescheidener Wert von W bedeutet also, daß die Affinität des Hämoglobins gegenüber Sauerstoff in kaltem Gewebe nicht so hoch wird, daß der Sauerstoff sich nicht mehr davon dissoziieren könnte. Diese unterschiedlichen Werte von W bei verschiedenen Arten haben noch andere faszinierende Konsequenzen. Bei einigen Fischen der Antarktis wird sogar Wärme frei, wenn der Sauerstoff abgetrennt wird. Beim Thunfisch findet das in extremer Form statt: Hier wird bei der Abtrennung von Sauerstoff aus dem Hämoglobin so viel Wärme frei, daß er seine Körpertemperatur bis zu 17 °C über der seiner Umgebung halten kann. Der ist also gar kein sol­ cher Kaltblütler! 26

Das Umgekehrte geschieht bei Tieren, die Wärme abführen müssen, weil ihr Stoffwechsel übermäßig aktiv ist. Beim Moorhuhn liegt der W-Wert der Hämoglobin-Oxi­ dation weit höher als bei der Haustaube. Dadurch kann das Moorhuhn größere Strecken fliegen, ohne daß seine Temperatur zu sehr ansteigt. Schließlich müssen auch Föten irgendwie Wärme ab­ führen, und die einzige Verbindung mit der Außenwelt ist der Blutkreislauf der Mütter. Im Vergleich zum Hämoglobin der Mutter weist das des Embryos einen geringeren W-Wert auf, was dazu führt, daß das Hämoglobin der Mutter bei der Abgabe des Sauerstoffs mehr Wärme ab­ sorbiert, als das Hämoglobin des Fötus bei der Sauerstoffaufnahme abgibt. Dadurch wird Wärme in den mütter­ lichen Kreislauf übertragen und dem Fötus entzogen. C. C. und M. W.

Universität von Essex, Großbritannien

Flossen zum Fliegen Frage Warum fliegen fliegende Fische? Fliehen sie vor Räubern, fangen sie Fluginsekten, oder kommen sie damit effizienter voran als beim Schwimmen? Gibt es vielleicht noch einen ganz anderen Grund? I.C. Spanien

Antwort Üblicherweise erklärt man den Flug der fliegenden Fische als eine Möglichkeit, Räubern zu entkommen, vor allem den schnellen Delphinen. Sie fliegen nicht, um Insekten zu fangen - fliegende Fische leben meist weit draußen im Meer, wo es normalerweise nur selten Fluginsekten gibt. 27

Man hat vorgeschlagen, die Flugmanöver (eigentlich Gleitmanöver, da fliegende Fische nicht mit den »Flügeln« schlagen) könnten Energie einsparen, doch das ist sehr unwahrscheinlich, weil das kraftvolle Abheben mit weißen, anaerob arbeitenden Muskeln erreicht wird, die den Schwanz mit einer Rate von 50 bis 70 Schlägen pro Sekunde schlagen lassen; der dazu erforderliche Energieaufwand muß äußerst groß sein. Die Hornhaut im Auge fliegender Fische weist nur eine flache Wölbung auf, sie können also sowohl im Wasser als auch in der Luft sehen. Es gibt einige Hinweise darauf, daß sie ihren Eintauchort wählen können. Dadurch könnten sie in der Lage sein, von nahrungsarmen zu nahrungsreichen Gebieten zu fliegen, aber dafür fehlen überzeugende Beweise. Es scheint kaum zweifelhaft, daß der Hauptzweck ihrer Gleitflüge die Flucht vor Räubern ist, und deshalb fliegen auch so viele von Schiffen und Booten weg, die sie als bedrohlich wahrnehmen. J.D.

Meeresbiolagische Station, Millport, Großbritannien

Antwort Genaugenommen fliegt der fliegende Fisch gar nicht, sondern vollführt eine Form angetriebenen Gleitens, d. h. er benutzt seine Schwanzflosse, um sich über dem Wasser zu bewegen. Er unterstützt seinen Hüpfer mit sehr schnellen Schlägen seiner übergroßen Brustflossen und erreicht so Entfernungen bis zu 100 Metern. Es scheint, als sei die Flucht vor Räubern der einzige Zweck dieses Verhaltens. Wenn es einem gelingt, den Blick vom Zauber der unerwarteten und flimmernden Erscheinung eines fliegenden Fisches zu lösen, kann man oft einen handfesteren Fisch erkennen, der der Flugbahn direkt un­ ter der Wasseroberfläche folgt. T.H.

La Gomera, Spanien

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Antwort Ich habe ganze Gruppen fliegender Fische beobachtet, die über das Wasser schießen, wenn sie jagenden Thunfischen zu entkommen versuchen, und kurz darauf konnte ich sehen, wie die Gruppe der Thunfische ähnliche Luftnummern veranstaltet, wenn sich Delphine nähern, die hinter ihrem Mittagessen in Form von Thunfischsteaks her sind. Wenn man morgens über das Deck einer Yacht auf hoher See spaziert, kann man oft eine Bratpfanne voll fliegender Fische fürs Frühstück einsammeln. Vermutlich versuchen sie instinktiv, über einen Räuber hinwegzufliegen (in diesem Fall über das Boot), aber da sie bei Nacht anscheinend nicht gut sehen, landen sie auf dem Deck. Tagsüber landen sie nur selten an Bord. Am meisten erschreckt es einen, wenn sie im Ruderhaus landen und vielleicht sogar den die Sterne bewundernden Steuermann am Kopf treffen. D.S. Großbritannien

Tod dem Schimmel!

Frage Wie heißt der fürchterliche schwarze Schimmel, der feuchte Stellen im Badezimmer besiedelt? Da die einschlägigen Mittel zur Bekämpfung anscheinend nicht wirken, ebensowenig wie Haushaltsbleichmittel, Detergentien und Lösungsmittel, möchte ich wissen, ob jemand ein anderes Mittel als Scheuerpulver vorschlagen kann? G. W. G. Großbritannien

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Antwort Der berüchtigte schwarze Schimmel ist der Pilz Aspergillus niger. Er scheint so schwierig zu entfernen, weil die sichtbaren schwarzen Flecken nur die Auswüchse des Pilzkörpers sind, die hauptsächlich aus den Frucht­ körpern bestehen. Zusätzlich zu diesem sichtbaren Anteil gibt es in allen Fällen ein heimtückisches Netzwerk von Pilzfäden, das Mycel, das sich im Substrat der Tapete oder des Verputzes befindet und sich von den darin enthaltenen Mineralien ernährt. Um den Schimmel zu vernichten, muß man nicht nur immer wieder die sichtbaren Auswüchse entfernen, sondern gleichzeitig ein Fungizid anwenden, das in das Substrat eindringen und die unsichtbare Grundsubstanz abtöten kann. Auch Giersch oder Ackerschachtelhalm entfernt man ja nicht aus dem Gemüsebeet, indem man lediglich die sichtbaren Pflanzenteile abschneidet. A.P. Großbritannien Antwort Der Aspergillus-Pilz ist häufig dort zu finden, wo kalte, stehende Raumluft in der Nähe von Metallfensterrahmen, auf Beton-Estrich, Wasserbehältern oder ähnlichem Wasser kondensieren läßt. Nach gängiger medizinischer Auffassung ist der Pilz eine Hauptursache für allergische Erkrankungen, außer­ dem erzeugt er karzinogene Schwebstoffe; es ist also auch wichtig für die Gesundheit, die unansehnliche Plage loszuwerden. Beim Versuch, Aspergillus zu entfernen, habe ich einige Probleme gehabt. Kochsalz und Bleichmittel hatten nur begrenzten Erfolg, aber schließlich ist es mir gelungen, eine dauerhafte Lösung zu finden: Ich habe die befallenen Bereiche mehrmals mit einem Totalfungizid behandelt, das man in jedem Gartengeschäft erhält. Allerdings dürfte 30

das nicht die sicherste Lösung sein, weil das Fungizid möglicherweise genauso giftig ist wie der Pilz. G.D. Großbritannien

Antwort Die Einsender der bisherigen Antworten sind anscheinend dem Irrtum aufgesessen, jeder schwarze Schimmelbelag sei Aspergillus niger. Bei Untersuchungen, die mein Labor in Wohnhäusern in Schottland durch­ geführt hat, ist diese Spezies aber eher selten aufgetreten. Dunkle Schimmelbeläge in Badezimmern und an anderen feuchten Wänden sind wahrscheinlich meist Arten von Cladosporium, wobei (der Vollständigkeit wegen) noch Aureobasidium, Phoma und Ulocladium dazukommen. Außerdem können auch grüne Unterarten von Aspergillus und Penicillium schwarz aussehen, wenn sie naß sind. Diese Situation ist in ganz Europa ähnlich, solange in den Badezimmern keine tropischen oder subtropischen Bedingungen herrschen, die A. niger begünstigen. Ein echt schwarzer Pilz - in etwa 15 Prozent der schottischen Häuser mit Pilzproblemen - ist Stachybotrys aira (oder S. chanarum). Tapeten, Teppichrücken aus Jute oder die Papphüllen von Gipskartonplatten stellen ideale Zellulosesubstrate dar, auf denen er unter sehr feuchten Bedingungen gedeihen kann. Diese Art von Schimmel dürfte die größte Gesundheitsgefahr für die Bewohner befallener Häuser darstellen. Seine in der Luft schwebenden Sporen wirken allergen und sind äußerst giftig. Seine Toxine hem­ men die Proteinsynthese und schwächen die Immunabwehr, wirken als Reizstoff und verursachen Blutungen. Man weiß, daß mit Stachybotrys belastetes Futter Pferde töten kann und auch für die Menschen im Stall schädlich ist. Von besonderem Interesse ist dieser Schimmel derzeit in Nordamerika, wo er bei einer Reihe von gebäudebe­ 31

dingten Krankheitsfällen eine Rolle gespielt hat, die vom Chronischen Müdigkeitssyndrom bei Erwachsenen bis zu Fällen tödlicher Staublunge bei Kindern reichen. Daraufhin ist er Gegenstand mehrerer Prozesse gewesen (bei einem ging es um die Summe von 40 Millionen Dollar), die gegen Baufirmen und Arbeitgeber geführt wurden. B.F.

Biologische Abteilung der Universität Edinburgh, Großbritannien

Antwort An der Außenwand meines Badezimmers hat sich regelmäßig ein wunderbarer Schimmelrasen gebildet, der die Tapete ablöste und den Putz befiel. Um diesen Aspergillus zu entfernen, habe ich ihn einmalig mit einer dunkelvioletten Lösung von Kaliumpermanganatkristallen abgewaschen, worauf er nie wieder aufgetreten ist. B. C. Großbritannien Wir machen die Leser darauf aufmerksam, daß Kaliumpermanganat giftig ist, wenn man es verschluckt. - Die Red. Antwort Die üblichen Haushaltsbleichmittel können den von A. niger hervorgerufenen Belag nicht entfernen. Wenn man die Oberfläche jedoch mit einer wäßrigen Lösung von Zinksulfat emsprüht oder streicht, taucht der Pilz nicht wieder auf, solange die Moleküle des Zinksulfats nicht abgewaschen werden. F.H. Großbritannien

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Nüsse knacken Frage Wie findet ein Eichhörnchen die Nüsse wieder, die es im Boden versteckt hat? X.L. Großbritannien

Antwort Der amerikanische Tierpsychologe Edward Tolman hat gezeigt, daß Tiere sich eine kognitive Landkarte der Gegend anlegen, die sie erkunden. Anders ausgedrückt, in ihrem Gehirn werden Informationen über Aussehen, Merkmale und räumliche Bezüge der Umge­ bung abgelegt. Beobachtungen ihrer Strategie bei der Futtersuche legen nahe, daß sie auch »Bilder« der Art von Nahrung ausbilden, die an bestimmten Plätzen zu finden ist. Zum Beispiel kann der Tannenhäher sich für lange Zeit merken, wo er Futter versteckt hat, und Eichhörnchen wenden die gleichen Verfahren an.

J.S. Großbritannien

Antwort Da Säugetiere über einen weit besser entwik­ kelten Geruchssinn verfügen als Vögel, die Nahrungsvorräte anlegen, könnte es sein, daß Säugetiere, die ihre Futtervorräte an weit verstreuten Orten verstecken, auf ihren Geruchssinn angewiesen sind, um die Verstecke wiederzu­ finden. Bei Fuchshörnchen konnte man in Feldversuchen zeigen, daß sie fähig sind, künstlich angelegte Verstecke relativ leicht zu finden, und man hat oft nachgewiesen, daß visuelle Merkmale keine Rolle spielen, wenn Nagetiere die Verstecke wieder aufspüren. In manchen Fällen scheinen sich Grauhörnchen jedoch auf räumliche Erinnerungen zu stützen, um Nüsse wiederzufinden. Wenn man ihnen die 33

Möglichkeit gab, Haselnüsse in Freilandverstecken zu horten, fanden sie ihre eigenen Verstecke häufiger, als das rein zufällig möglich gewesen wäre; sie konnten aber Kontrollverstecke, die die Forscher angelegt hatten, nicht entdecken. Bei Rothörnchen hat man beobachtet, daß sie versteckte Kiefernzapfen einigermaßen zuverlässig wieder aufspüren konnten. Für die Eichhörnchen waren diese Orte nicht sichtbar, und Geruchshinweise haben wahrscheinlich keine Rolle gespielt, da die Zapfen hoch oben in den Bäumen versteckt waren. All das legt die Vermutung nahe, daß sich Eichhörnchen auf räumliche Erinnerungen stützen. Um aber zu bestimmen, in welchem Umfang das geschieht und ob es auch bei anderen Nagetieren der Fall ist, sind weitere Untersuchungen notwendig. A. McG.

Universität Newcastle, Großbritannien

Eisbären Frage Warum gibt es im Dschungel so viele und an den Polen so wenige Tierarten? Ein Junge von fünf Jahren

Antwort Ein Grundprinzip der Ökologie besagt, daß ungünstigere Umweltbedingungen eine kleinere Zahl geeigneter Nischen für Pflanzen- und Tierarten bereitstellen. Das kann man gut erkennen, wenn man im Gebirge in größere Höhen aufsteigt: In niedrigeren Lagen mag die Zahl der Pflanzenarten hundert oder mehr ausmachen, während es an der Baumgrenze nur noch ein Dutzend oder weniger sind. Weniger Pflanzenarten bedeuten auch 34

weniger ökologische Nischen und eine geringere Zahl von Tieren, die sie besetzen. R.B. USA Antwort An den Polen kann es nur eine kleine Anzahl von Tierarten geben, weil dort nur wenig Sonnenlicht, wenige Pflanzen und nicht viel Nahrung vorhanden sind. Wenn es anstatt der Eisbären 57 verschiedene Arten gäbe, wären von jeder einzelnen so wenige Individuen vorhanden, daß sie Probleme hätten, Paarungspartner zu finden. Schon der kleinste Zwischenfall würde eine Art auslöschen. T.S. Großbritannien Antwort An den Polen gibt es nur sehr wenige Bereiche, wo Tiere leben können - über dem Schnee, im Schnee, auf nacktem Fels, entlang der Küste, auf dem Eis und im Meer. Urwälder mit ihren vielen Schichten pflanzlichen Lebens stellen dagegen eine fast unbegrenzte Zahl von Lebensräumen für Tiere bereit. Dank der großen Vielfalt verfügbarer Nahrung und Lebensbereiche wird auch die Vielfalt des Nachwuchses gefördert. B.W.

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Beengte Pilze Frage Bei mir in der Nähe wachsen Pilze durch den Stra­ ßenbelag, dessen Oberfläche sie in ziemlich großen Stükken verschoben haben. Welcher Mechanismus ermöglicht es Pilzen - besonders sehr weichen und matschigen Exemplaren -, sich durch zwei Zoll dicken Asphalt zu arbeiten? J. F. Großbritannien

Antwort Wahrscheinlich handelt es sich bei den Pilzen, die sich durch den Asphalt drängen, um Tintlinge der Gattung Coprinus, die auf Pflanzenresten wachsen. Der Druck, den sie dabei ausüben, beruht darauf, daß ihre Stiele wie hydraulische Pressen wirken. Der nach oben gerichtete Druck stammt vom Zelldruck (Turgor) der einzelnen Zellen, aus denen sich der hohle Stiel des Pilzes zusammensetzt. Jede dieser Zellen wächst als senkrechte Säule, indem sie der Länge nach gleichmä­ ßig neue Zellwände bildet. Die wichtigste Strukturkomponente der Zellen ist eine enge, spindelförmige Anordnung von Chitinfasern um die Zellachse. Diese Fasern sind in Hüllmaterialien eingebet­ tet, wodurch die Zellwand einem Kohlefaserverbund ähnelt. Chitin ist ein außerordentlich festes Biopolymer (aus dem auch das Außenskelett von Insekten besteht) und verleiht der Zellwand des Pilzes eine immens große seitliche Festigkeit, wodurch der Innendruck in eine senkrechte Säule eingeschlossen bleibt. Durch Osmose gelangt Wasser in die Zelle, und der daraus resultierende Turgor liefert die vertikale Kraft, die den Pilz durch den Asphalt brechen läßt. Zum ersten Mal wurde dieses Phänomen vor 65 Jahren untersucht, als Reginald Buller die Hubkraft maß, indem 36

er Gewichte auf einen Pilz legte, der in einer Glasröhre in die Höhe wuchs. Daraus berechnete er einen aufwärts gerichteten Druck von etwa zwei Dritteln des Atmosphärendrucks. Die Zellen besitzen einen Mechanismus, der auf die Schwerkraft reagiert und den Pilz genau senkrecht hält. Ein auf die Seite gedrückter Pilz richtet sich rasch neu aus und wächst wieder senkrecht weiter. G.G.

Universität Aberdeen, Großbritannien

Antwort Für den starken Pilz sind zwei Zoll Asphalt noch gar nichts. Ein großer Schopftintling (Coprinus comatus), den man in Großbritannien entdeckte, hatte eine steinerne Bodenplatte von 75 mal 60 Zentimetern inner­ halb von 48 Stunden vier Zentimeter über das Niveau des Pflasters gehoben. Früher kam es häufig vor, daß Pilze in Gießereien wuchsen, vermutlich wegen des Pferdemists, den man zur Vorbereitung des Lehms für die Gußformen verwendete, und es wird berichtet, daß sie oft schwere Eisenteile anhoben. Vermutlich handelte es sich dabei um bestimmte Arten von Feldpilzen wie Agaricus campestris (Feldegerling). Unabhängig von der Art des Pilzes dürfte die dabei ausgeübte Kraft aber immer dieselbe gewesen sein, nämlich hydraulischer Druck. Wie Buller herausfand, übt der zierliche Coprinus sterquihnus bei einer Stieldicke von 5 Millimetern eine nach oben gerichtete Kraft von fast 250 Gramm aus. Es ist demnach keine Überraschung, wenn robustere Arten den Asphalt durchbrechen können. R.S. Großbritannien

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Fisch-Grenzen Frage Welcher Faktor begrenzt die Körpergröße von Fischen? Gilt dieser Faktor auch für Säugetiere wie Wale? Wenn ja, wieso ist dann der größte bekannte Fisch kleiner als der größte Wal? D.F. Großbritannien

Antwort Wahrscheinlich dürfte der Grund, weshalb Wale größer sind als die größten Fische, in der Art und Weise liegen, wie sie Sauerstoff aufnehmen, um ihren Stoffwechsel mit Energie zu versorgen. Fische müssen den Sauerstoff mit Hilfe ihrer Kiemen aus dem Wasser absorbieren, während Wale ihn mit der Luft über die Lungen aufnehmen. Wie M. Jobling gezeigt hat, enthält Meerwasser bei 10 °C und einer Sauerstoff Sättigung von 50 Prozent ungefähr 3,97 Milliliter Sauerstoff pro Liter, was einem Sauerstoffpartialdruck von 78,9 Millimeter Quecksilbersäule entspricht. Bei höheren Wassertemperaturen ist der Sauerstoffdruck eher niedriger (man denke an die Fische, die an heißen Sommertagen an der Oberfläche nach Luft schnappen). Die Luft unmittelbar über dem Meeresspiegel weist einen Atmosphärendruck von etwa 760 Millimetern auf, was bei einem Sauerstoffgehalt von 20,9 Prozent einem Partialdruck des Sauerstoffs von 159 Millimetern entspricht. Folglich kann man in Meerwasser von 10 °C mit etwa 4 Millilitern, sicher aber nicht mit mehr als 10 Millilitern Sauerstoff pro Liter rechnen, während die Luft 209 Milliliter enthält. Also kann der Wal beim Einat­

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in seiner Arbeit Dissolved Oxygen, Fish Bioenergetics (1994 - »Gelöster Sauerstoff, Energieumsatz bei Fischen«).

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men der Luft zwanzig- bis fünfzigmal mehr Sauerstoff aufnehmen, als der Fisch mit seinen Kiemen absorbieren kann. Somit dürfte Sauerstoff ein begrenzender Faktor für das Wachstum der Fische sein, auch wenn Kiemen der effizienteste Mechanismus zur Aufnahme von Sauerstoff aus Wasser sind, den die Natur hervorgebracht hat. M.R Deutschland Antwort Ein Grund könnte sein, daß der Fisch durch sein Herz eingeschränkt ist, was beim Säugetier nicht der Fall ist. Im Gegensatz zum Herzen von Säugetieren besitzt das Herz von Fischen keine linke und rechte Kammer. Bei den Säugern pumpt die rechte Herzkammer das Blut mit niedrigem Druck in die Lungen (so platzen die dünnen Wände der Kapillargefäße und Lungenbläschen nicht). Anschließend tritt das Blut in die linke Kammer ein, die es mit hohem Druck durch den ganzen Körper pumpt. Bei Fischen fließt das Blut direkt von den Kiemen zum Körper, deshalb muß der Blutdruck niedrig sein, um die Blutgefäße in den Kiemen nicht platzen zu lassen, aber noch hoch genug, um das Blut durch den ganzen Körper zu befördern. Je größer der Körper, desto mehr Druck ist erforderlich. P.L.

RÄTSEL UND ILLUSIONEN

Pol-Frage Frage Welche Zeit gilt am Nordpol? N. G. Großbritannien

Antwort Auf diese Frage gibt es zwei Antworten. Zum einen wird die Zeit eines Menschen durch seinen zircadia­ nen Rhythmus vorgegeben. Zunächst dürfte diese physiologische Zeit annähernd mit der des Längengrades übereinstimmen, auf dem der Mensch gelebt hat, ehe er den Pol aufsuchte. Im Verlauf einiger Wochen am Pol wird sich das mit der Eingewöhnung des Menschen auf einen Rhythmus mit der Periode von etwa 25 Stunden verschieben. Selbstverständlich gibt es dort auch eine Ortszeit, die von Menschen unabhängig ist. Die zweite Antwort lautet also, daß es entweder Tag (während der sechs Sommermo­ nate) oder Nacht (während der sechs Wintermonate) ist. Zur Zeit der Tag- und Nachtgleiche bin ich noch nicht an einem der Pole gewesen, aber ich stelle nur vor, daß es auch ein paar zusammenhängende Wochen der Dämmerung gibt, wenn sich die Sonne knapp unter dem Horizont befindet. W.H.

Universität Otago, Neuseeland

Antwort Bei dieser Frage geht es um folgendes Problem: Wie kann ein Mensch, der am Nordpol zur Welt gekom­ men und aufgewachsen ist und noch nie von Greenwich oder Tokio oder sonst einem Ort auf der Erde gehört hat, mit seiner Zeitmessung beginnen? Das könnte folgendermaßen ablaufen: Man stelle sich vor, es sei gerade die dunkle Jahreszeit, in der die Sonne ständig unter dem Horizont bleibt. Man befestigt ein ho­ 43

rizontal liegendes Brett auf dem Pol und zeichnet darauf einen Kreis, in den man noch zwei aufeinander senkrecht stehende Durchmesser einzeichnen muß. Die Endpunkte dieser Durchmesser bezeichnet man im Kreis herum mit A, B, C und D. Am Nordpol kann man die Sterne in Ebenen kreisen sehen, die parallel zum Horizont verlaufen. An den Polen fällt die Ebene des Horizonts mit der des Himmelsäquators zusammen. Nun wählt man einen Stern am Horizont aus und definiert Null Uhr als den Augenblick, in dem dieser Stern die gedachte Verlängerung der Linie zwischen dem Kreismittelpunkt M (dem Pol) und A passiert. Der Durchgang des Sterns durch die entsprechenden Verlängerungen von M durch B, C und D bezeichnet dann 6, 12 und 18 Uhr. Es ist nun ganz einfach, weitere Linien auf dem Brett einzuzeichnen, mit denen die Stunden dazwischen angezeigt werden. Wenn man mich auffordern würde, diese Übung (am Nordpol) zu absolvieren, würde ich den schwächsten der drei Sterne im Gürtel des Orion als Bezugspunkt wählen: Er liegt fast genau auf dem Himmelsäquator, ist der hellste aller Sterne in diesem Abstand und ist für das unbewaffnete Auge deutlich zu erkennen. Das nächste Problem am Pol wäre die Feststellung der Uhrzeit im Sommer, wenn wegen des ständigen Tageslichts keine Sterne sichtbar sind. Nachdem die Stundenlinien im Winter gezeichnet wurden, muß man nun warten, bis die Sonne über dem Horizont erscheint. In dem Augenblick, in dem sie zu Beginn des arktischen Frühlings am Horizont erscheint, bezeichnet man ihre Richtung mit einem Zeichen auf dem Stundenbrett. Die Linie, auf die diese Markierung fällt, kann als Sonnenaufgang des im Winter festgelegten Zyklus von 24 Stunden definiert werden. 44

Wie die Sterne im Winter wird auch die Sonne auf einer parallel zum Horizont verlaufenden Ebene kreisen, aber anders als unser Bezugsstern wird sie nicht stets auf der­ selben Ebene kreisen, sondern jeden Tag ein Stück höherwandern, bis sie zur Sommersonnenwende ihren höchsten Stand von 23,5 Grad über dem Horizont erreicht hat. Anschließend wird sie wieder abwärts wandern und sechs Monate, nachdem wir sie erstmals sehen konnten, wieder unter dem Horizont verschwinden. D.S.P.

Technische Universität Lutea, Schweden

Antwort Vom geophysikalischen Standpunkt aus bezieht die Zeit sich auf die Position der Sonne über der Erde und den Standort des Beobachters. Da vom Nordpol aus jede Richtung Süden ist, steht die Sonne immer im Süden, und deshalb hat man dort, egal wieviel Uhr es ist, immer dieselbe Zeit. Welche Zeit ist das nun? Die internationale Datumslinie verläuft über den Nordpol, und deshalb sitzt der Pol für immer und ewig zwischen dem einen und dem anderen Tag. Das erklärt natürlich, wie es der Weihnachtsmann schafft, allen braven Jungen und Mädchen auf der Welt in einer einzigen Nacht die Geschenke zu bringen. Aus seiner Höhle wendet er sich einfach direkt nach Süden (was vom Nordpol aus jede beliebige Richtung ist), setzt unterwegs so viele Geschenke ab, wie er auf seinen Schütten packen konnte, und kehrt dann wieder nach Hause zurück, wo er exakt zum selben Zeitpunkt ankommt, an dem er abgefahren ist. Also kann er anschließend wieder Geschenke aufladen, verteilen, nach Hause fahren, und so weiter ... P.W. Großbritannien 45

Ist es ein Vogel? Frage Im Sommer scheint die Sonne in meinen Innenhof und beleuchtet den Boden und die angrenzenden Wände. Letztes Jahr sah ich, wie ein Vogel beim Darüberfliegen einen Schatten auf den Hof warf. Der Vogel flog gerade hoch genug, um die Wand rechts von mir nicht zu berühren. Über den Boden des Hofes bewegte sich der Schatten des Vogels mit derselben Geschwindigkeit wie er selbst. Als der Schatten aber den Fuß der Wand erreichte, wurde er augenblicklich schneller, während er an der Wand in die Höhe glitt. Oben auf dem angrenzenden Flachdach war er dann wieder genauso schnell wie der Vogel. Wenn der Vogel ein mit Lichtgeschwindigkeit (c) fliegendes Objekt gewesen wäre, hätte sich der Schatten auf dem Boden und dem Flachdach ebenfalls mit c bewegt. Wie aber verhielte es sich mit dem Schatten auf der Wand? In diesem Fall müßte er schneller sein als das Licht, was Einstein in Frage stellen würde. Gibt es irgendeine andere Erklärung? A. R. S. Großbritannien Antwort Ja, der Schatten bewegt sich tatsächlich schnel­ ler als das Licht. Nein, das ist keine Verletzung der speziel­ len Relativitätstheorie, da man mit Hilfe eines Schattens keine Information übermitteln kann. Dies ist einer der entscheidenden Punkte der speziellen Relativitätstheorie. Information kann durch Licht übertragen werden, aber Schatten zeigt die Abwesenheit von Licht an, weshalb keine Information mit Überlichtgeschwindigkeit übertragen wird. A.N. Deutschland

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Antwort Die Frage scheint die Möglichkeit nahezulegen, daß es Bewegung mit Überlichtgeschwindigkeit (ÜLG) gibt. Die Illusion wird jedoch von unserer Anschauung erzeugt - eigentlich bewegt sich nichts schneller als das Licht. Ein ähnlicher Effekt läßt sich beim »LeuchtturmParadoxon« beobachten. Man stelle sich den Lichtstrahl eines Leuchtturms vor, der mit einer Umdrehung pro Minute rotiert. Mit wachsender Entfernung vom Leuchtturm scheint der Strahl - wenn man beobachtet, wie er über eine senkrecht dazu stehende Oberfläche streicht sich immer schneller über diese Oberfläche zu bewegen. Man hat berechnet, daß der Strahl sich in einer Entfernung von etwa 3 Millionen Kilometern mit ÜLG bewegen würde. Natürlich dürfte sich die Spur des Lichtstrahls mit dieser Geschwindigkeit bewegen, aber die Quanten, die die tatsächlich ausgestrahlte Lichtenergie ausma­ chen, bewegen sich nach wie vor mit c vom Leuchtturm weg. Um auf den Vogel zurückzukommen: Wenn das Tier mit c über den Hof hinwegflöge, würde nichts weiter geschehen, als daß das Dach für eine Zeit, die ein wenig kür­ zer ist als die Zeit, die das Licht zum Erreichen des Hofes benötigt, vom Licht abgeschnitten wäre, ähnlich wie bei den Wänden in zunehmenden Entfernungen, die den Lichtstrahl des Leuchtturms reflektieren. Das ist genau die Zeitspanne, die das Licht braucht, um die Höhe der Wand zurückzulegen. J.S. Großbritannien

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Antwort Ein Vögelchen schneller als Licht, Doc Einstein, den schreckt es wohl nicht. Ein Schatten zeigt nur: Von Licht keine Spur. Und gar nichts ist schneller als Licht. D. C.

Großbritannien

Im Zweifel links? Frage Der New Scientist-Artikel »Plötzlicher Tod für Linkshänder«, dem zu entnehmen war, daß Linkshänder angeblich ein höheres Risiko tragen, bei einem Unfall ums Leben zu kommen, hat mich als Linkshänder sowohl amüsiert als auch geärgert. Wie soll das möglich sein? Ein Rechtshänder hat sicherlich die gleiche Chance, bei einem Unfall zu sterben, wie ich. Oder ist da noch ein unbekannter Faktor im Spiel? A.P. Großbritannien

Antwort Wenn sich Rechtshänder einem Hindernis nähern, werden sie es in der Regel rechts umfahren, während Linkshänder links ausweichen. Wenn zwei Menschen glei­ cher Händigkeit sich einem Hindernis aus entgegengesetzten Richtungen nähern, werden sie es problemlos umfahren, ohne unterwegs zusammenzustoßen. Wenn zwei Menschen unterschiedlicher Händigkeit das gleiche tun, werden sie das Hindernis beide auf derselben Seite umfahren, was möglicherweise einen Zusammenstoß zur Folge hat. Da die meisten Menschen Rechtshänder sind, sind es vor allem Linkshänder, die in solchen Situationen mit anderen zusammenstoßen. Das ist ein schlichtes Beispiel, 48

aber wenn man es auf alle in einem ganzen Leben möglichen Zusammenstöße hochrechnet, kommt dabei eine geringere Lebenserwartung für Linkshänder heraus. H.B. USA Antwort Wir Linkshänder haben ein höheres Risiko, bei einem Unfall zu sterben, weil industriell hergestellte Werkzeuge und Geräte für Rechtshänder konstruiert sind. Deshalb verletzen Linkshänder sich bei allen Arten von mechanischen Geräten mit größerer Wahrscheinlichkeit, bis hin zum Abtrennen von Körperteilen. Ein interessantes Beispiel hierfür ist das englische Sturmgewehr SA-80. Wenn man es von der linken Schulter aus abfeuert, fliegen einem die ausgeworfenen Patronenhülsen mit hoher Geschwindigkeit gegen das rechte Auge. D.B. Großbritannien

Meilenweit im Supermarkt Frage Zwei Leute verlieren sich aus den Augen, während sie durch die Gänge eines Supermarktes gehen. Die Höhe der Regale macht es unmöglich, den anderen im benachbarten Gang zu sehen. Der eine will den anderen wiederfinden. Sollte er stehenbleiben und an einer bestimmten, einsehbaren Stelle warten, während der andere weiter durch die Gänge geht? Oder würden sie sich schneller treffen bzw. sehen, wenn beide sich bewegen? D.K. USA

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Antwort Die beste Strategie ist vielleicht die, am Aus­ gang zu warten, weil der eine vielleicht am Ende zu dem Schluß kommt, daß der andere nach Hause gegangen sei, und daraufhin das gleiche tut. Die maximale Wartezeit kann sich dann von dem Zeitpunkt, zu dem man sich verloren hat, bis zum Ladenschluß erstrecken. Die Strategie, einfach stehenzubleiben, funktioniert ohnehin nur, wenn lediglich einer auf der Stelle verharrt. Wenn sich beide ent­ schließen, nicht weiterzugehen, ist die Wartezeit entweder unbegrenzt, falls beide eingeschlossen werden, oder sie dauert wieder bis zum Ladenschluß. Wenn man davon ausgeht, daß der eine an Ort und Stelle bleibt, während der andere sucht, dauert es maximal so lange, bis der eine den ganzen Supermarkt abgesucht hat. Die Zeit ist dann von der Einrichtung des Ladens abhängig: Wenn alle Gänge problemlos von einem Aussichtspunkt zu überblicken sind, vereinfacht das die Suche. Bei einer zufallsgesteuerten Suche bewegt sich jeder mit einer Rate von seinem ursprünglichen Ausgangspunkt weg, die der Quadratwurzel der verstrichenen Zeit pro­ portional ist. Das von beiden durchsuchte Areal ist durch zwei Kreise definiert, deren Mittelpunkt der jeweilige Ausgangspunkt der Suche ist. Wenn man davon ausgeht, daß sich diese Kreise hinreichend überschneiden müs­ sen, damit sich die beiden treffen, sollte die Suchzeit mindestens dem Quadrat ihrer ursprünglichen Entfernung proportional sein. Falls einige der Gänge während der Suche blockiert sind, wird die Bewegungsrate kleiner, und das Problem stellt sich dann als Bewegung auf einem Fraktal dar, wo die Rate einem bestimmten gebrochenen Exponenten proportional ist. S.M. Großbritannien

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Antwort Ich würde empfehlen, an der Seite des Super­ marktes entlangzugehen, wo sich die Kassen befinden, und von dort in den einzelnen Gängen nach der gesuchten Person Ausschau zu halten. Wenn das keinen Erfolg hat, geht man die gleiche Strecke zurück, wobei man weiter in die Gänge hineinschaut. Wenn auch das nichts bringt, kann man zur Frischfleischtheke gehen, da sich dort oft Warteschlangen bilden. Nach einem letzten Kontrollgang entlang der Kassenreihe bleibt dann noch die Möglichkeit, den Gesuchten ausrufen zu lassen - oder am Ausgang zu warten, wenn man es nicht eilig hat. O. C Großbritannien

Antwort Ich schlage vor, den anderen Käufer mit Hilfe der Überwachungskamera aufzuspüren. J.S. Großbritannien Antwort Wenn die oben angeführten Verfahren scheitern, kommen folgende Optionen in Betracht: a) Der andere hat die Gelegenheit ergriffen, sich abzusetzen; b) man hat ihn wegen Ladendiebstahls oder noch schlimmerer Vergehen festgenommen; c) er spielt Spielchen und hält sich zum Beispiel immer hinter einem auf. Außerordentlich hilfreich ist es, wenn man Kinder aufgezogen hat: Die intuitive Antenne, die man entwickelt, wenn man lange mit Kindern zu tun hatte, scheint einem für den Rest des Lebens erhalten zu bleiben. S. H. P. Großbritannien

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Platsch! Frage Folgendes Paradox beschäftigt mich seit meiner Kindheit: Eine Fliege fliegt von vorn gegen einen Zug. Im Augenblick des Zusammenpralls ändert sich die Bewe­ gungsrichtung der Fliege um 180 Grad, da sie auf die Windschutzscheibe trifft und sich als gestaltloser Fliegenmatsch an der Vorderseite des Zuges weiterbewegt. Für den Moment, in dem sie ihre Richtung ändert, muß die Fliege bewegungslos sein, und weil sie gleichzeitig am Zug klebt, muß auch dieser stillstehen. Demnach kann eine Fliege einen Zug aufhalten. Wo liegt hier der logische Widerspruch (oder ergibt sich daraus ein Erklärung für die Verspätungen vieler Züge)? G.F. USA Antwort Sie haben recht. Eine Fliege hält tatsächlich einen Zug auf, aber nicht den gesamten Zug, sondern nur einen Teil des sehr kleinen Abschnitts, mit dem die Fliege Kontakt hat, und das nur für sehr kurze Zeit. Alle Gegenstände, auch die anscheinend härtesten, sind in gewissem Ausmaß flexibel. Also verformt sich die Windschutzscheibe des Zuges, wenn sie von der Fliege getroffen wird, ein winziges Stück nach hinten. Dieser extrem kleine Anteil des Zuges bleibt nicht nur für kurze Zeit stehen, sondern kann sich sogar rückwärts bewegen. Dazu bedarf es einer beträchtlichen Kraft (Glas ist ziemlich starr), aber man darf nicht vergessen, daß die Kräfte, die bei jeder Art von Einschlag auftreten, allgemein sehr groß sind. Die Kraft, die von der Fliege auf den Zug ausgeübt wird, ist gleich der Kraft, die der Zug auf die Fliege ausübt - es ist eine große Kraft. Eine solche Kraft, die auf die

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kleine Masse der Fliege wirkt, erzeugt eine sehr hohe Beschleunigung. Diese ist in der Tat so hoch, daß die Fliege in der kurzen Zeit, in der sich die Windschutzscheibe verformt, auf die Geschwindigkeit des Zuges beschleunigt wird. Sobald die Fliege auf die Geschwindigkeit des Zuges beschleunigt worden ist, springt die Scheibe wieder in ihre ursprüngliche Form zurück. Da diese Bewegung sehr schnell abläuft, gerät der verformte Abschnitt sogar über seine anfängliche Position hinaus und wieder zurück. So entsteht eine Schwingung, die für das Geräusch verant­ wortlich ist, das wir beim Aufprall der Fliege hören. Dieses einfache Modell sieht von Faktoren wie dem Zusammendrücken des Fliegenkörpers und Trägheitseffekten im Glas ab, aber es zeigt die Prinzipien auf, die dabei eine Rolle spielen. E.D. Australien Antwort Mit der Annahme, die Fliege müsse an einem bestimmten Punkt stillstehen, hat der Fragesteller recht. Zu diesem Zeitpunkt »klebt« sie jedoch nicht an der Vorderseite des Zuges. Sobald das Frontfenster des Zuges die Vorderseite der Fliege berührt (wobei wir die Luftmasse, die der Zug vor sich herschiebt, einmal außer acht lassen), wird die Fliege in bezug auf die Lok beschleunigt. Während der äußerst (aber nicht unendlich) kurzen Zeitspanne, die der Zug braucht, um die Strecke von der Länge des Fliegenkörpers zurückzulegen, wird die Fliege komprimiert und in Fahrtrichtung beschleunigt. Somit sind zum Zeitpunkt, in dem die Fliege zum Stillstand gekommen ist, etwa ihre vorderen 10 Prozent zu Fliegenmatsch auf dem Fenster geworden. Während dieses Vorgangs hat der Zug seine Geschwindigkeit unverändert 53

beibehalten. Wenn die Vorderseite des Zuges dann den gesamten Fliegenkörper erfaßt hat, bei 200 km/h etwa 2x 10-4 Sekunden später, ist die Fliege auf die volle Geschwindigkeit des Zuges beschleunigt worden und setzt ihre Reise, nun vollständig als Matsch, mit diesem fort. Wenn man es ein wenig pedantisch betrachtet, wird der Zug wegen der Impulserhaltung sehr geringfügig abgebremst, erreicht aber rasch wieder sein ursprüngliches Tempo. Die Fliege erfährt bei 200 km/h über eine Strecke von 1 cm eine Beschleunigung von etwa 3xl05 m/sec2 ungefähr 30000 g. Die Kraft, die bei einem Gewicht der Fliege von 1 Gramm auf die Scheibe wirkt, beträgt ungefähr 300 Newton. J. B. Großbritannien

Antwort Wenn die Fliege auf den Zug trifft, kommen die ersten paar Nanometer der getroffenen Scheibenoberfläche kurzzeitig zum Stillstand, die nächsten paar Nanometer erfahren eine elastische Deformation, und der Rest des Zuges fährt mit unverminderter Geschwindigkeit weiter. Nach dem Aufprall nimmt das komprimierte Scheibenmaterial seine alte Form wieder an, wobei es seine Vorder­ kante auf das volle Tempo beschleunigt und (anders als die unelastisch verformte Fliege) praktisch keinerlei Beschädigung aufweist. Das ist ein wenig vereinfacht, denn in Wirklichkeit breitet sich eine elastische Schockwelle nach hinten durch den Zug aus, und die getroffene Scheibenoberfläche wird so lange weiterschwingen, bis die Bewegung ausgeglichen ist - aber im Fall »Fliege gegen Zug« sind diese Auswirkun­ gen zu vernachlässigen. Wenn die Massen ausgeglichener sind, wie das bei kollidierenden Autos der Fall ist, können die zusätzlichen Bewegungen innerhalb der jeweiligen 54

Struktur wichtig sein, da sie beispielsweise die Art der Verletzungen bestimmen, die deren Insassen erleiden. U. G. L. Großbritannien Antwort Die von den Lesern angeführten Erklärungen zu der Fliege, die gegen den Zug knallt, decken viele Aspekte ab, vom Durchmesser der Fliege bis zur Verformbarkeit der Windschutzscheibe. (Was wäre, wenn sie stattdessen einen Puffer träfe?) Doch sie verfehlen alle den eigentlichen Punkt der Frage, der eher philosophischer als physikalischer Natur ist. Man ersetze »Fliege« durch »ein Atom der Fliege«, und man erhält eine Neuauflage des Paradoxons, das Zenon von Elea aufgestellt hat. Er sagte um 450 v. Chr., daß ein bewegtes Objekt ununterbrochen in Bewegung sei, sich aber dennoch in jedem beliebigen Augenblick an einem bestimmten Ort befinde, also ruhe. Wir Menschen können eine unendlich kleine Zeitspanne weder sehen noch messen noch sie uns vorstellen, ebensowenig wie wir uns die Unendlichkeit wirklich vorstellen können. Und wir werden nie dazu in der Lage sein. R. K. H. Großbritannien

Tief Luft holen Frage Trifft es zu, daß wir mit jedem Atemzug oder mit jedem Schluck Wasser einige der Atome aufnehmen, die schon Leonardo da Vinci eingeatmet oder getrunken hat (ich habe das in einem Wissenschaftsbuch für Kinder gelesen)? S.U. Australien

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Antwort Wir atmen in der Tat eine beträchtliche Anzahl von Molekülen ein, die einst durch die Lungen von Leonardo da Vinci und leider auch durch die von Hitler und eigentlich von jedem beliebigen Menschen gegangen sind. Das ist nicht allzuschwer zu berechnen und geht so: Die Gesamtmasse der Erdatmosphäre beläuft sich auf etwa 5 x 1021 Gramm. Nehmen wir an, die Luft ist eine Mischung von etwa vier Molekülen Stickstoff auf ein Molekül Sauerstoff, dann liegt die Masse eines Mols Luft bei etwa 28,8 Gramm. Ein Mol einer beliebigen Substanz wie­ derum enthalt 6 x 1023 Moleküle. Demnach enthält die Erdatmosphäre ungefähr 1,04 x 1044 Moleküle. Bei Körpertemperatur und Atmosphärendruck hat ein Mol eines beliebigen Gases ein Volumen von etwa 25,4 Litern. Bei einem durchschnittlichen Atemzug atmet der Mensch etwa einen Liter Luft ein. Wir können also annehmen, daß Leonardo da Vinci, wenn er einmal Luft holte, anschließend ungefähr 2,4 x 1022 Moleküle ausgeatmet hat. Ein Mensch kommt auf, sagen wir, 25 Atemzüge pro Minute, also hätte Leonardo in den 67 Jahren seines Lebens (von 1452 bis 1519) etwa 2,1 x 1031 Moleküle ausgeatmet. Folglich wurde jeweils eines von 5 x 1012 Molekülen in der Atmosphäre von Leonardo da Vinci ausgeatmet. Da wir aber bei jedem Atemzug ungefähr 4,3 x 1022 Moleküle aufnehmen, besteht eine recht gute Chance, daß wir etwa 4,3 x 109 Moleküle einatmen, die von Leonardo ausgeatmet worden sind. Auf ähnliche Weise ließe sich sogar zeigen, daß wahrscheinlich jeder heute lebende Mensch etwa fünf Moleküle einatmet, die Leonardo bei seinem let­ zen Atemzug abgab.

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Chemische Meßgröße: 1 Mol entspricht der Menge eines Stoffes, die mit seinem Molekulargewicht in Gramm ausgedrückt wird. (Anm. d. Ü.)

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Natürlich sind hier ein paar ziemlich grobe Annahmen gemacht worden, um zu diesem Ergebnis zu kommen. Wir gehen davon aus, daß Leonardos Moleküle sich gut in der Atmosphäre verteilt haben (was nach 500 Jahren recht wahrscheinlich sein dürfte), daß er keine von ihm selbst ausgeatmeten Moleküle erneut aufgenommen hat und daß durch spätere Verbraucher, Verbrennung, Stickstoff, Bindung und so weiter keine Verluste entstanden sind. Aber es gibt noch beträchtlichen Spielraum für Molekülverluste, ohne daß damit die Berechnung wesentlich beeinträchtigt würde. Da man weiß, daß die Zahl der Moleküle in der Hydrosphäre 5,7 x 1046 beträgt, kann man für Wasser ähnliche Berechnungen anstellen. Demnach enthält eine Mundvoll Flüssigkeit ungefähr 18x 106 Moleküle, die während der Lebenszeit Leonardos durch dessen Körper geflossen sind. Folglich gibt es zusätzlich zum Einatmen seiner Atemluft auch noch eine recht gute Chance, daß man mit jedem Glas Wasser, das man trinkt, auch ein paar Moleküle von seinem Urin erwischt. P.B. Großbritannien Antwort Das Gesetz von der Erhaltung der Materie stellt sicher, daß die Atome im Universum einem ständigen Stoffkreislauf unterliegen. Die Schwerkraft sorgt dafür, daß die meisten der auf der Erde befindlichen Atome auch dort bleiben. Einige der herumfliegenden Atome wurden von da Vinci eingeatmet, obwohl deren Zahl im Vergleich zur gesamten Erdatmosphäre recht gering sein dürfte; außerdem sind sie weit verstreut. Wenn wir aber zum Beispiel die Zeitspanne betrachten, in der die Erde von Dinosauriern bewohnt war, so kann man ziemlich sicher davon ausgehen, daß jeder Atemzug 57

etwas enthält, was einst ein Teil eines oder mehrerer dieser Geschöpfe gewesen ist, und daß in jedem Apfel, den man ißt, sich viele Atome befinden, die Teil eines Tieres oder gar eines Menschen gewesen sind. Für Vegetarier könnten hier einige sehr besorgniserregende Implikationen liegen. G.A. Australien Antwort Diese Frage wird den Homöopathen zu denken geben. Ein Glas Wasser dürfte mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit einige homöopathische Moleküle enthalten, die jede mögliche Krankheit wirksam bekämpfen können, und das auch noch völlig kostenlos. LH. Frankreich

Z-Faktor Frage Bitte lesen Sie die folgenden Zeilen und geben Sic an, wie oft der Buchstabe Z vorkommt: »Zielstrebige Fragen zu zahlreichen Themen führen bei vielen Politikern nur allzu oft zu geschwätzigen, aber wenig zufriedenstellenden Antworten.« Wie viele Zs haben Sie gefunden? Beim ersten Durchlesen finden die meisten Leute nur vier. Die richtige Zahl lautet aber sieben. Wie kommt das? R.E. Großbritannien Antwort Die Tatsache, daß die meisten Menschen nur vier der sieben Zs finden, wäre nur dann merkwürdig, wenn das Lesen ausschließlich phonetisch abliefe. In

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Wirklichkeit wenden wir mehrere Verfahren an, um die Bedeutung eines gedruckten Textes zu erfassen. Die meisten haben wenig mit einzelnen Buchstaben und deren Klang zu tun. Leser sind mit dem Bild vieler Wörter vertraut, dazu ge­ hören besonders die kurzen, häufigen Wörter wie »zu«. Diese Wortbilder sind im Gedächtnis verankert: Der Leser nimmt die Worte nicht mehr als getrennte Laute wahr. Wenn er den Text liest, findet er die Zs in den längeren, weniger häufigen Wörtern, aber nicht in dem dreimal auftretenden »zu«. S.H. Großbritannien Antwort Ein intelligenter Grundschüler oder ein Kor­ rektor würden die sieben Zs finden, weil beide gelernt haben, allen Wörtern den gleichen Wert beizulegen. Wenn wir dann lernen, schneller zu lesen, selektieren wir die wichtigsten Wörter und überlassen es unserem Gehirn, die Lücken zu füllen. Je schneller wir lesen wollen, desto mehr Wörter müssen wir überspringen. Es ist gut möglich, eine einfache Erzählung schneller als mit 600 Wörtern pro Minute zu lesen und sie zu verstehen. Ein mit Fakten vollgepackter wissenschaftlicher Text muß offensichtlich langsamer gelesen werden. Ein schneller Leser muß sich auf die wichtigsten Wörter konzentrieren: Üblicherweise sind das Substantive und Verben; als nächstes kommen Adjektive und Adverbien; Modalverben, Artikel, Pronomina und Präpositionen und so weiter bilden den Schluß. Von den unwichtigsten Wörtern, die meist kurz sind, nehmen erfahrene Leser kaum Notiz. Somit überspringen sie all die kleinen Wörter wie »zu«, und deren Zs werden bei der Zählung übergangen. 59

Über die Lesegeschwindigkeit im Chinesischen oder Japanischen, deren Schriftsystem völlig anders ist, kann ich nur spekulieren. V.M. Großbritannien

Antwort Ich war sehr beschämt, nicht nur, weil ich nur vier Zs fand, sondern weil ich nach wie vor nur vier sah, nachdem ich die Antwort gelesen hatte. Anschließend setzte sich meine Frau hin und fand beim ersten Lesen alle sieben. Ich bin Sprachlehrer, meine Frau ist Mathematiklehrerin, da liegt der Unterschied. Ein Durchschnittsleser versucht, den Sinn des Abschnitts zu verstehen, und übergeht beiläufig das Wort »zu«, das dreimal vorkommt. Wer mathematisch denkt, macht genau das, was verlangt wurde er zählt die Zs. Meine Frau sieht eine Folge von Buchstaben, während ich einen Satz wahrnehme und deshalb die eigentliche Aufgabe verfehle. T.S. Großbritannien Antwort Nachträglich möchte ich noch folgende kleine Geschichte erzählen: Der

dümmste

Fehler auf

auf der Welt...

Als ich einer Klasse von Grundschülern verdeutlichen wollte, weshalb sie das, was sie geschrieben hatten, noch einmal durchlesen sollten, schrieb ich die oben angegebenen Wörter an die Tafel. Meine besten Schüler lasen es so­ fort als »Der dümmste Fehler auf der Welt...«, und ich er­ 60

widerte: »Den habt eben ihr gemacht.« Erst die Langsameren entdeckten das überzählige »auf«. An dieser Stelle kam der Rektor herein, schaute zur Tafel und las die Botschaft laut, aber ebenfalls falsch vor. Einstimmig rief die Klasse zurück: »Den haben Sie eben gemacht, Herr Rektor.« D.B. Großbritannien

SELTSAME NATUR

Spiegelbild

Frage Warum ist bei einem Spiegelbild links und rechts vertauscht, nicht aber oben und unten? K.B. Schweiz Antwort Ein Spiegel verdreht Bilder nicht von links nach rechts, er verdreht vorn und hinten in bezug auf die Spiegeloberfläche. Stellen Sie sich vor einen Spiegel. Zei­ gen Sie nach einer Seite: Sie und Ihr Spiegelbild zeigen in dieselbe Richtung. Zeigen Sie nach vorn: Ihr Spiegelbild zeigt in die entgegengesetzte Richtung. Zeigen Sie nach oben: Beide weisen in dieselbe Richtung. Stellen Sie sich nun seitlich vor den Spiegel und wiederholen Sie alles; Wenn Sie jetzt zur Seite zeigen, weist Ihr Spiegelbild in die entgegengesetzte Richtung. Legen Sie den Spiegel auf den Boden und stellen Sie sich darauf: Dieses Mal zeigen Sie und Ihr Spiegelbild in entgegengesetzte Richtungen, wenn Sie nach oben bzw. unten deuten. In allen Fällen wird die Richtung nur dann umgekehrt, wenn Sie zum Spiegel hin oder von ihm weg zeigen. H.J. Großbritannien Antwort Die Antwort ergibt sich aus der Tatsache, daß eine Spiegelung keine Rotation ist. Unsere Körper besitzen eine ausgeprägte Links-Rechts-Symmetrie, und wir versuchen, die Reflexion als Rotation um eine senkrechte Mittelachse zu interpretieren. Wir stellen uns vor, die Welt vor dem Spiegel sei um 180 Grad um die senkrechte Achse des Spiegels gedreht worden und befinde sich nun hinter dem Spiegel, wo wir das Bild sehen. Tatsächlich würde eine solche Rotation Hände und Füße dorthin befördern, wo wir 65

sie erwarten, aber die rechte bzw. linke Seite des Körpers wären der Erscheinung im Spiegel entgegengesetzt. Wenn wir uns stattdessen vorstellen, die Welt wäre um eine waagrechte Achse gedreht worden, die über den Spiegel verläuft, würden wir auf dem Kopf stehen, während die linke bzw. rechte Seite unseres Körpers sich an den er­ warteten Stellen befänden. Im Bild erschienen dann oben und unten vertauscht, nicht aber links und rechts. Ob man also das Bild als links-rechts oder oben-unten vertauscht sieht - oder in diesem Zusammenhang um jede beliebige andere Achse gedreht -, hängt davon ab, welche Achse man unbewußt (und fälschlicherweise) als die an­ sieht, um welche die Welt gedreht worden ist. Wenn man sich vor einem Spiegel auf den Boden legt, kann man beide Effekte auf einmal sehen. Der Raum erscheint, als seien rechts und links um eine senkrechte Achse vertauscht worden, während man seinen Körper interpretiert, als seien bei ihm rechts und links um eine horizontale Achse, die vom Kopf zu den Füßen läuft, vertauscht worden. A. H. Großbritannien

Antwort In Wahrheit kehrt ein Spiegel überhaupt nichts um. Man schaue sich sein Gesicht im Spiegel an: Die linke Hälfte erscheint links, und die rechte Seite befindet sich rechts. Nun blickt man ohne Spiegel einem anderen Menschen ins Gesicht. Das ist gedreht, weil er sich umwenden mußte, um einen anzusehen: Die rechte Seite des Gegenübers befindet sich auf der linken Seite des Betrachters. Um sich für den Blick auf den Betrachter umzudrehen, könnte sich der andere ebensogut auf den Kopf stellen; in diesem Fall sieht man seine linke Körperseite auf der (eigenen) linken Seite, aber nun erscheint sein Kopf unten. 66

Normalerweise tun wir das nicht, weil es sehr unbequem ist. Man versuche einmal folgendes: Man schreibe ein Wort auf ein Blatt Papier und halte es (mit der Schrift nach vorn) vor einen Spiegel. Dabei dreht man es automatisch um eine senkrechte Achse, und im Spiegel erscheinen rechts und links vertauscht. Diese Rotation dreht das Bild um, nicht der Spiegel. In einem zweiten Versuch drehe man das Blatt Papier nun um seine waagrechte Achse. Bei dem Wort sind dann oben und unten vertauscht. A.B. Großbritannien Antwort Das Problem wird durch die Art und Weise verursacht, in der wir das Spiegelbild wahrnehmen. Stellen wir uns einmal vor, wir stünden auf einem Karussell, das uns in einer halben Umdrehung an die Stelle befördert hat, wo wir unser Bild sehen - das heißt im Spiegel. Wir erkennen, daß oberes und unteres Ende unseres Körpers im Spiegelbild noch immer an derselben Stelle sind, aber links und rechts scheinen vertauscht. Das Problem liegt darin, daß wir für diese Experimente unzulässigerweise die Rotation verwenden, während der Spiegel in Wahrheit vorn und hinten vertauscht. Weil das mit unserem Körper nur schwer zu realisieren ist, ersetzen wir diesen Vorgang im Geist durch eine Rotation, was nicht ganz mit dem übereinstimmt, was wir sehen. Normaler­ weise ziehen wir es vor, oben und unten korrekt wahrzunehmen, und deshalb sehen wir im Spiegel eine Umkehrung von rechts und links, obwohl wir auch eine Umkehrung von oben und unten sehen könnten, wenn wir wollten. D.S. USA 67

Naß, naß, trocken Frage Wie unterscheidet sich Beton, der unter trockenen Bedingungen verwendet wird, von dem, den man unter Wasser verwendet und der in völliger Nässe aushärtet? R. V. Australien Antwort Zwischen dem an der Luft und dem unter Wasser eingesetzten Beton gibt es keinen Unterschied. Das Aushärten des Betons ist ein Hydrationsvorgang, der nur in Anwesenheit von Wasser ablaufen kann. Wenn man zuläßt, daß »trockener« Beton austrocknet, ehe er abgebunden hat, wird er nicht richtig fest. Aus diesem Grund deckt man frischgegossene Betonplatten mit großer Oberfläche häufig mit einer Folie ab, um so die Verdunstung zu verlangsamen. Unterwasserbeton muß nur vor Auswaschung oder Auflösung geschützt werden. Unter bestimmten Umständen können Spezialmischungen erforderlich sein, zum Beispiel sulfatresistenter Beton für den Einsatz in Meerwasser. A.P. Tansania

Mittagswahn Frage Die Dauer des Tageslichts ist nach 12 Uhr mittags länger als vormittags, besonders im Sommer. Kann es sein, daß 12 Uhr Mittag an der falschen Stelle liegt? D.S. Großbritannien

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Antwort Mittag bezeichnet den Augenblick, in dem die Sonne den Ortsmeridian überquert, also eine der gedachten Linien, die am Süd- und am Nordpol zusammenlaufen. Wenn man seine Uhr so einstellt, daß sie 12 Uhr anzeigt, wenn die Sonne den Ortsmeridian überquert, ist die Tageslänge zu beiden Seiten des Mittagspunktes gleich. Mit diesem Verfahren wäre man jedoch gezwungen, seine Uhr jedesmal zu verstellen, wenn man auch nur eine kurze Strecke nach Osten oder Westen zurücklegt. Um die dadurch möglicherweise aufkommende Verwirrung zu vermeiden, hat man Zeitzonen eingerichtet - Gebiete, in denen überall die gleiche Uhrzeit gilt, ungeachtet des tatsächlichen Meridians. Nominell erstreckt sich jede Zeitzone über 15 Längengrade, aber tatsächlich unterscheiden sie sich aus politischen, geographischen und praktischen Erwägungen in Größe und Form. Der Unterschied zwischen dem Ortsmeridian und der Zeitfestsetzung in einer Zeitzone kann recht deutlich ausfallen, wenn man nahe der Grenze einer ungewöhnlich geformten Zeitzone lebt. D.E. Australien Antwort Die Entwicklung der Zeitzonen in den USA wird gewöhnlich mit der Entwicklung des dortigen Eisenbahnsystems in Verbindung gebracht, das vorwiegend von Ost nach West verläuft. Bis zum Aufkommen der Eisenbahn folgten die meisten Orte ihrer jeweiligen Ortszeit, und 12 Uhr mittags stimmte gut mit dem Sonnenstand überein. Dann fingen die Züge an, so schnell von einer Stadt zur nächsten zu fahren, daß die ständige Anpassung an Ortszeiten zu Schwierigkeiten mit den Fahrplänen rührte. Das löste dann die Einrichtung von Zeitzonen aus. K.A. Australien 69

Antwort Die in Großbritannien gültige sogenannte Standardzeit beruht auf dem Meridian von Greenwich1, und der Fragesteller aus Reading lebt praktisch auf demselben Breitengrad, allerdings auf der Länge 1 West. Deshalb finden Sonnenaufgang, örtlicher Sonnenhöchststand und Sonnenuntergang am Wohnort des Fragestellers um etwa vier Minuten später statt als in Greenwich, die Orts­ zeit in Reading liegt also vier Minuten später als die Standardzeit. Das heißt, daß das Tageslicht nach 12 Uhr mittags (wie es die Uhr zeigt) in Reading durchschnittlich länger dauert als vor 12 Uhr. Östlich des Meridians von Greenwich ist die Dauer des Tageslichts nach Mittag im Schnitt kürzer als vor 12 Uhr. In Greenwich selbst liegt der Unterschied im Jahresmittel bei Null. An jedem beliebigen Tag hängt der Unterschied der jeweiligen Tageslichtdauer vor und nach 12 Uhr nicht nur vom Breiten- und Längengrad eines Ortes ab, sondern auch von der Zeitgleichung. Das ist der Zeitunterschied zwischen dem »mittleren« Sonnenstand, der uns die Uhr­ zeit anzeigt, und dem »wahren« Sonnenstand. Das Phänomen wird von der Exzentrizität der Erdumlaufbahn um die Sonne sowie der Neigung der Erdachse in bezug auf die Orbitalebene verursacht. Während des Jahres differiert die Zeitgleichung von minus 14 Minuten bis plus 16 Minuten; sie ist der Hauptgrund für den Unterschied zwischen der Zeit, die man von einer Sonnenuhr abliest, und der auf einer Armbanduhr. Außerdem gibt es noch einen kleinen Unterschied zwischen Vor- und Nachmittag, der vom täglichen Anteil der jährlichen Sonnenbewegung um die Ekliptik verursacht wird.

Greenwich liegt heute im Stadtgebiet von London. Reading liegt etwa 75 km westlich von London. (Anm. d. Ü.)

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Die Überlagerung der genannten Effekte kann in Reading einen Unterschied in der Tageslichtdauer vor bzw. nach 12 Uhr mittags ergeben, der mehr als eine halbe Stunde ausmacht. Das alles heißt jedoch nicht, daß der Mittagspunkt an der falschen Stelle liegt, sondern lediglich, daß das System der Standardzeit, dessen Einfachheit und Einheitlichkeit für jede Art von Kommunikation unentbehrlich sind, zwangsläufig nur eine Annäherung an die komplexe scheinbare Bewegung der Sonne ist. Die weitere Verlängerung des Tageslichts am Nachmittag, mit der gleichzeitig die Tageslichtdauer vor 12 Uhr verkürzt wird, ist die beabsichtigte Auswirkung der sogenannten Sommerzeit, bei der die Uhren eine Stunde vorgestellt werden. D. L. C.

Astronomische Gesellschaft von Guernsey, britische Kanalinseln

Antwort 12 Uhr nach Greenwich Mean Time (GMT oder WEZ - Westeuropäische Zeit) bezeichnet nur am Meridian von Greenwich die genaue Mitte des Tages. Wenn man westlich von Greenwich lebt, geht die Sonne später auf und unter, und damit liegt auch 12 Uhr GMT früher als die Mitte zwischen Sonnenaufgang und -untergang. Die Sonne »bewegt« sich in 24 Stunden um 360°, das ergibt 15° pro Stunde. In Nordlondon (0° 10' West) liegt 12 Uhr GMT 24 Sekunden vor dem Mittagspunkt, während dieselbe Uhrzeit in Swansea (3° 56' West) fast 16 Minuten vor Mittag liegt. Für die Westeuropäische Winterzeit liegt in Berlin (13° 30' Ost) 12 Uhr um 6 Minuten vor Mittag, in Paris (2° 15' Ost) dagegen um 50 Minuten. Das extremste Beispiel ist Lissabon (9° West), das sich seit einiger Zeit nach der MEZ richtet - während des 71

Sommers liegt dort 12 Uhr zweieinhalb Stunden vor Mittag. N. W. Großbritannien

Mit Licht versiegelt

Frage Wenn ich einige Arten von selbstklebenden Briefumschlägen öffne, ist in dem Kleber eine violette Leuchterscheinung zu beobachten. Sie tritt nur sehr kurze Zeit auf, kann aber wiederholt werden, wenn ich den Umschlag erneut schließe und dann wieder öffne. Was ruft diesen Effekt hervor? S.D. Großbritannien

Antwort Das farbige Leuchten ist eine Form von Chemolumineszenz. Um die gummierten Flächen zu trennen, benötigt man Energie, mit der die Anziehungskräfte zwischen den Molekülen des Klebstoffs aufgebrochen werden. Vermutlich wird den Molekülen des Klebstoffs, wenn man die Flächen auseinanderzieht, überschüssige Energie zugeführt, die sie in einen angeregten Zustand versetzt. Wenn sie dann in ihren Normalzustand zurückfallen, wird diese Energie in Form sichtbaren Lichts frei. Die Energie­ differenz zwischen dem angeregten und dem Grundzustand bestimmt die Wellenlänge und damit die Farbe des ausgesandten Lichts, in diesem Fall violett. Diese Erscheinung unterscheidet sich von der Fluoreszenz, bei der Licht (oft ist es ultraviolett) absorbiert und anschließend mit geringerer Wellenlänge (im sichtbaren Spektrum) wieder abgestrahlt wird. Fluoreszenz ermög­ 72

licht »Leuchtfarben« und erzeugt das blaue Glühen, das man sehen kann, wenn man sein Tonic in der Nähe von UV-Lampen trinkt, die es oft in Nachtclubs gibt. P.W. Großbritannien Antwort Ein ähnlicher Effekt ist zu beobachten, wenn man ein Stück Isolierband abzieht. Ich habe das vor etwa dreißig Jahren zum ersten Mal gesehen, und zwar zufällig kurz nach einer Explosion in einem Kohlebergwerk. Die letzten, die vor der Explosion in die Grube eingefahren waren, waren Elektriker gewesen. Ich fragte mich, ob die Elektriker vielleicht Isolierband verwendet hätten, also schrieb ich den zuständigen Stellen und erkundigte mich, ob Isolierband eine mögliche Gefahrenquelle darstelle. Man antwortete mir, daß der Effekt sehr wohl bekannt sei, die Energie der Funken jedoch nicht ausreiche, das Methan in der Grube zu entzünden. M. G. Kanada Antwort Auch ich habe dieses von den anderen Lesern erwähnte Glühen - in meinem Fall bei Umschlägen der Royal Society of Chemistry - bemerkt und wollte wissen, wie es sich mit der Entzündung brennbarer Gasgemische verhält. Wie ich der Royal Society scherzhaft darlegte, öffnen Mitglieder dieser Gesellschaft häufig Umschläge in einer Umgebung, deren Zündenergie niedriger liegt als die des Methans. Erst kürzlich hat sich eine Explosion ereignet, die genau hierauf oder zumindest auf ein abgezogenes Klebeetikett zurückgeführt wird. Der Eintrag in künftigen Ausgaben des Bretberick's Handbook of Reactive Chemical Hazards sollte vielleicht folgendermaßen lauten: 73

»Klebeetiketten1: Eine Blei/Säure-Hochleistungsbat­ terie explodierte, als ein Arbeiter ein Klebeetikett von ihr abzog. Versuche zeigten, daß dabei ein Potential von > 8 kV auftreten kann. Dessen Entladung durch die Mischung von Wasserstoff und Sauerstoff, die sich beim Aufladen der Batterie oberhalb von ihr gebildet hatte, war für die Explosion verantwortlich. Der Redakteur hat lebhafte Entladungen bemerkt, als er selbstklebende Umschläge der Royal So­ ciety of Chemistry öffnete.« P.U. Großbritannien

Mondgesicht Frage Warum zeigt der Mond immer mit derselben Seite zur Erde? Es kann nicht daran liegen, daß seine Eigenumdrehung zufällig genau mit einem Umlauf um die Erde zusammenfällt. Es muß noch eine bessere Erklärung dafür geben. R.F. Großbritannien

Antwort Allem Anschein zum Trotz ist der Mond keine vollkommene Kugel, und sein dichterer Kern (und damit auch sein Masseschwerpunkt) liegt nicht genau in seinem Mittelpunkt. Auf der uns zugewandten Seite ist die leichtere Kruste dünner als auf der gegenüberliegenden Seite. Man kann es in etwa mit der Lage des Dotters in einem Ei vergleichen. Die von der Erde ausgeübten Anziehungskräfte hätten

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Tolson, P. et al, J. Electrost 1993, 30:149.

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jede anfängliche Rotation des Mondes rasch gebremst und zu der gegenwärtigen stabilen Ausrichtung geführt, bei der die leichtere Halbkugel von der Erde abgewandt ist. Eine solche Kopplung von Umlauf und Eigenumdrehung ist eine bei den Monden des Sonnensystems häufige Erscheinung; die einzige nachgewiesene Ausnahme ist Hyperion, ein Saturnmond, der auf seiner Umlaufbahn eine Taumelbewegung vollführt, was möglicherweise in einer nicht sehr weit zurückliegenden Kollision begründet ist. S. D. Großbritannien

Antwort Das Phänomen der gebundenen oder synchro­ nisierten Rotation ist noch nicht völlig verstanden, aber es wird durch die Gezeitenkräfte verursacht, die ein umlaufender Körper auf einen anderen ausübt. Diese bremsen die Umdrehung des Mondes ab, bis seine Rotationszeit mit der Umlaufperiode übereinstimmt. Der Mond ruft Gezeiten auf der Erde hervor, sowohl in den Meeren als auch (in geringerem Umfang) in der festen Landoberfläche, was zu Aufwölbungen in der Erde selbst führt. Diese Gezeiten-Deformationen befinden sich nicht genau unterhalb des Mondes, sondern folgen der Erdumdrehung mit einem gewissen »Nachlauf«. Die Schwerkraft der angehobenen Masse in der Aufwölbung unterhalb des Mondes zieht an ihm, und der Nachlauf sorgt dafür, daß diese Zugkraft in einem bestimmten Winkel ansetzt. Das beeinflußt sowohl die Umdrehung als auch die Umlaufbahn des Mondes. In gleicher Weise übt die Erde Gezeitenkräfte auf den Mond aus, was die Mondoberfläche verformt. Diese Deformation führt zu Reibungskräften, die Wärme erzeugen und eine Zugkraft auf die Umdrehung ausüben und wiederum die Umdrehung des Mondes abbremsen. 75

Zudem sind Dichte und Gestalt des Mondes nicht vollkommen einheitlich. Es gibt mehrere Bereiche höherer Dichte und eine beträchtliche Aufwölbung auf der inzwischen dauernd von uns abgewandten Seite. Es könnte sein, daß die Lage dieser Aufwölbung und/oder die Dichteanomalien für die Ausrichtung verantwortlich sind, die wir heute vorfinden - etwa so wie das Bleigewicht an einem Rad, das dessen endgültige Ruheposition bestimmt. A.H.

Ein Stein fliegt um die Welt Frage Weshalb ist der Mond rund? Wenn er nur ein Steinbrocken ohne Atmosphäre ist, durch welchen Prozeß ist er dann zur Kugel geworden? Außerdem: Ist es ein Zufall, daß der Mond bei einer Sonnenfinsternis die Sonne genau zu verdecken scheint, oder gibt es dafür eine wissen­ schaftliche Erklärung? J.H. Großbritannien

Antwort Der Mond ist rund, weil er groß ist. Das hat nichts mit den Erosionswirkungen einer Atmosphäre zu tun. Die Schwerkraft versucht jedes Objekt zu einer Kugel zu formen, weil jeder Punkt einer Kugeloberfläche sich so nahe wie möglich am Gravitationszentrum befindet. Bei kleineren Objekten wie Ziegelsteinen oder Asteroiden sind die inneren Kräfte des Gesteins größer als die auf die Oberfläche ausgeübte Schwerkraft, deshalb behalten sie ihre unregelmäßige Form. Auf der Erde zum Beispiel können Berge nicht höher als etwa 15 000 Meter sein (was nur einen kleinen Bruchteil des Erddurchmessers ausmacht). Auf dem Planeten Mars dagegen, der kleiner als 76

die Erde ist, ist der höchste Berg 25 000 Meter hoch, weil die Schwerkraft des Mars kleiner ist. Außerdem bildeten sich die meisten großen planetarischen Objekte, als sie heiß und teilweise geschmolzen waren, was es der Gravitation erleichterte, Kugeln zu formen. Für die Tatsache, daß Sonne und Mond gleich groß erscheinen, gibt es keinen wissenschaftlichen Grund. Sie beruht auf reinem Zufall. Die Erdoberfläche ist die einzige Planetenoberfläche im Sonnensystem, von der aus eine totale Sonnenfinsternis beobachtet werden kann, weil der Mond genau die Oberfläche der Sonne abdeckt. C.S. Holland

Antwort Würde man Sonne und Mond lange genug (über Millionen von Jahren hinweg) beobachten, könnte man sehen, daß die vom Fragesteller angeführte zufällige Übereinstimmung nur für begrenzte Zeit besteht. Wenn man eine Sonnenfinsternis vom Rücken eines Dinosauriers aus beobachtet hätte, hätte man festgestellt, daß der Mond die Sonne mit einem beträchtlichen Überschuß verdeckt. Ein paar weitere hundert Millionen Jahre später wird die totale Sonnenfinsternis nur noch Vergangenheit sein. Aufgrund von Gezeiteneffekten entfernt sich der Mond nämlich immer weiter von der Erde, was ihm einen verlangsamten Umlauf einbringt und gleichzeitig den irdischen Tag verlängert. Dieser Prozeß wird erst aufhören, wenn der Mond eine geostationäre Umlaufbahn erreicht hat und die Tageslänge auf der Erde mit der auf dem Mond übereinstimmt. J.R. Südafrika

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Am Ende des Regenbogens Frage Ich bin zweimal durch das Ende eines Regenbogens gefahren, dort, wo er auf den Boden trifft, obwohl man mir sagt, das sei unmöglich. Ich war von den Farben des Regenbogens umgeben, und viele andere Autofahrer können bezeugen, daß das vorkommen kann. Gibt es jemanden, der eine Erklärung dafür hat? R.H. Großbritannien Antwort Es ist unmöglich, durch einen Regenbogen zu fahren. Aber ich würde gern genauere Einzelheiten darüber erfahren, was geschehen ist, da es vielleicht andere meteorologische Erscheinungen gibt, die dieses Erlebnis erklären können. M.B. Großbritannien Antwort Es ist ganz einfach, das Ende eines Regenbogens zu erreichen: Man muß sich nur einen Batzen Gold wünschen, wenn man nächstens einen überflüssigen Zahn unter sein Kopfkissen legt. Wenn man sich dieser Methode bedient, darf man nicht vergessen, stets einen Spaten mit sich zu führen. Wenn man am Ende eines Regenbogens gesehen werden will, muß man einen Freund mit einem Handy bitten, einen dorthin zu dirigieren, wo der Regenbogen die Erde zu berühren scheint. Wenn man sich selbst am Ende des Regenbogens betrachten will, sollte man sich mit einem Fernglas bewaffnen und dafür sorgen, daß der Freund auch noch einen großen Spiegel im richtigen Winkel hochhält. W.R. Großbritannien 78

Antwort Einer der Briefschreiber behauptet, dieses Erlebnis sei unmöglich, aber kommt es wirklich so selten vor, daß man das Ende eines Regenbogens findet? Mein täglicher Weg zur Arbeit führt mich an den Fontänen in den Londoner Kensmgton Gardens vorbei, und dort habe ich bei zwei Gelegenheiten das Ende eines Regenbogens beobachtet. Allerdings gab es dort nachweislich keinen Topf mit Gold. B.R. Großbritannien Antwort Am 7. April 1994 fuhr ich nach einem Gewitter ostwärts von Swindon nach Reading. Es hatte sich ein Regenbogen gebildet, der mitten auf der vor mir hegenden Straße zu enden schien. Ich legte eine Kamera auf das Armaturenbrett und machte eine Reihe von Bildern, bis zu dem Punkt, wo ich durch das Ende des Regenbogens zu fahren schien. Wenn das unmöglich sein soll, was ist dann geschehen? D. M. Großbritannien Antwort Es ist unmöglich, das Ende eines Regenbogens zu erreichen, weil sich der Beobachter eines solchen Naturschauspiels zwischen der Sonne und dem Regenbogen befinden muß. Wenn sich der Beobachter durch einen Regenschauer bewegt, hält der Regenbogen mit ihm Schritt und bleibt immer in derselben Entfernung zum Beobachter. Auf See habe ich das unzählige Male gesehen. Manchmal scheint das Ende des Regenbogens direkt unter dem Bug des Schiffes zu liegen, aber wie bei einer asymptotischen Kurve gelingt es einem nie, ihn ganz zu erreichen. wahrscheinlich ist der Leser mit der Kamera auf dem Armaturenbrett durch ein dünnes Regenband gefahren und 79

hat geglaubt, er fahre durch das Ende eines Regenbogens. Dieser wäre jedoch verschwunden gewesen, kurz bevor er ihn erreicht hätte - daher kommt auch die Sage von dem Topf voller Gold. R. A. N. Großbritannien

Antwort Im Labor und im Hörsaal stelle ich regelmäßig künstliche Regenbogen her. Der Theorie zufolge bildet sich ein Regenbogen nicht an einem festgelegten Ort, sondern unter einem bestimmten Winkel zwischen unserem Auge, der Sonne und den Regentropfen, und deshalb ist es unmöglich, an sein Ende zu gelangen. In Wirklichkeit ist es, wie viele Leser dargestellt haben, möglich, dem Ende sehr nahe zu kommen, besonders wenn die Wassertropfen wie bei einem Springbrunnen oder einem Gartenschlauch einen schmalen Strahl bilden. Dabei entsteht der Regenbogen genau nach den üblichen Regeln, aber mit Wassertropfen, die vielleicht nur ein paar Zentimeter von unseren Augen entfernt sind. Wenn die Wassertröpfchen nahe genug sind, ist es sogar möglich, zwei Regenbogen zu sehen, einen für jedes Auge. In diesem Fall hat man fast den Eindruck, mitten im Regenbogen und damit tatsächlich an seinem Ende zu stehen. Der eigentliche Test aber besteht darin, weiterzugehen und sich dann umzuschauen, um den Regenbogen zu sehen, den man soeben passiert hat. Man wird feststellen, daß er verschwunden ist, denn eigentlich befand er sich nie an einer festgelegten Stelle. Man kann auch einen Freund auf die andere Seite des Springbrunnens schicken. Der wird gar nichts davon sehen. C. C. Universität Dundee, Großbritannien

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Antwort Ich habe zahlreiche Regenbogen der von Ihren Lesern beschriebenen Art erlebt, aber auch unter anderen Bedingungen, zum Beispiel in der Nähe von Wasserfällen. Die Regenbogen, denen man sich scheinbar fast bis an ihr Ende nähern kann, sind an begrenzte Sprühnebel gebunden. Wenn man mit dem Auto unterwegs ist, kann ein gewöhnlicher Regenbogen, wie er uns allen vertraut ist, in einen solchen übergehen. Ein ausgeprägter Regenbogen erscheint eindeutig nur dann, wenn Regen oder Sprühregen durch die Luft vor uns fallt und fortdauernd starkes Sonnenlicht darauf liegt. Wenn der Übergang gut verlaufen soll, muß man darauf achten, daß man sich genau in die Richtung bewegt, wo sich eines der Enden des Regenbogens - etwa in der Höhe des Horizonts - befindet. Dann wird jemand, der beim Überholen eines Autos durch dessen Sprühnebel fährt, die Illusion erleben, sich dem Ende eines Regenbogens zu nähern und hineinzufahren. A.S. Großbritannien

Antwort Oft erscheint uns ein Regenbogen auf nassen Straßen näher, weil der Sprühnebel von Fahrzeugen für eine ausreichende Anzahl von Wassertröpfchen sorgt. Da die Tröpfchen des Sprühnebels kleiner sind als Regentropfen, sind die Farben hier aber weniger intensiv. J.E. Großbritannien

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Wolkenloses Himmelsblau Frage Warum ist der Himmel (an schönen Tagen) blau? J. G.J. Großbritannien

Antwort Die blaue Farbe des Himmels wird von einem Vorgang hervorgerufen, den man Rayleigh-Streuung nennt. Das von der Sonne bei uns ankommende Licht trifft auf die Moleküle der Luft und wird in alle Richtungen gestreut. Die Streuungsrate hängt unmittelbar von der Frequenz, also der Farbe des Lichts ab. Blaues Licht mit seiner hohen Frequenz wird zehnmal stärker gestreut als rotes Licht mit seiner niedrigeren Frequenz. Folglich ist das gestreute »Hintergrundlicht«, das wir am Himmel sehen, blau. Die wundervollen roten Farbtöne eines Sonnenuntergangs lassen sich ebenfalls mit diesem Vorgang erklären. Wenn die Sonne tief am Horizont steht, durchquert ihr Licht auf seinem Weg zu uns einen größeren Abschnitt der Atmosphäre. Auf dieser Reise wird der blaue Anteil des Lichts gestreut, während der rote Anteil, der dieser Streuung weit weniger unterliegt, bis an unser Auge gelangen kann. K.B. Großbritannien Antwort Die blaue Farbe des Himmels wird von einem Vorgang hervorgerufen, der als Rayleigh-Streuung be­ kannt ist. Die klassische Physik besagt, daß eine beschleunigte Ladung elektromagnetische Strahlung aussendet. Umgekehrt kann auch elektromagnetische Strahlung mit geladenen Teilchen in Wechselwirkung treten, was diese zu Schwingungen anregt. Eine schwingende Ladung erfährt 82

ständig eine Beschleunigung, weshalb sie wiederum Strahlung aussendet. Wir sprechen dann von einer sekundären Strahlungsquelle. Dieser Effekt ist als Streuung einfallender Strahlung bekannt. Die Atmosphäre setzt sich aus verschiedenen Gasen zusammen, die gemeinsam die Luft bilden. Jedes Luftmolekül können wir als einen Elektronen-Oszillator betrachten. Die Verteilung der Elektronenladung auf jedem Molekül bietet der einfallenden Strahlung einen Querschnitt, an dem sie gestreut wird. Das ist im wesentlichen ein Bereich, auf den die einfallende Strahlung auftreffen muß, wenn es zu einer Streuung kommen soll. Der Betrag der gestreuten Strahlung hängt von der Größe dieses Querschnitts ab. Im Fall der RayleighStreuung ist dieser Querschnitt proportional zur vierten Potenz der Frequenz der einfallenden Strahlung. Son­ nenlicht setzt sich aus verschiedenen sichtbaren Frequenzen zusammen, die von niederfrequentem (rot) bis zu hochfrequentem (blau) Licht reichen. Da der blaue Anteil des Sonnenspektrums eine höhere Frequenz aufweist als andere sichtbare Bestandteile, wird er stärker gestreut. Dieses gestreute Licht sehen wir, und deshalb erscheint uns der Himmel blau. Übrigens können wir auch erklären, weshalb Sonnenuntergänge rot sind. Wenn sich die Sonne nahe am Horizont befindet, muß das Licht einen größeren Anteil der Atmosphäre durchqueren. Das blaue Licht wird dabei stark gestreut, während das rote Licht wegen seiner niedrigeren Frequenz einer schwächeren Streuung unterliegt und somit auf direktem Weg zum Beobachter gelangt. D.R.

Universität Sheffield, Großbritannien

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Sonne rauf oder runter? Frage Vor kurzem habe ich in einem Kalender Landschaftsszenen betrachtet und frage mich nun, ob zwischen einer Fotografie bei Sonnenaufgang und einer bei Sonnenuntergang ein Unterschied festzustellen ist. Ich habe gehört, daß der Staub in der Atmosphäre unterschiedliche Farben erscheinen läßt, aber weiß jemand, ob das auch zutrifft? J. R. Australien

Antwort Bei Sonnenuntergang ist die Luft noch warm. Deswegen befinden sich mehr Staub, Wasserdampf, Schadstoffe und Insekten in der Atmosphäre als bei Sonnenaufgang. Doch obwohl das sicherlich die Farbe des sichtbaren Sonnenlichts verändern kann, liegt der Hauptunterschied zwischen dem Licht der Morgen- und der Abenddämmerung in dessen allgemeiner Verteilung, wie Künstler und Fotografen wissen werden. M.A. Großbritannien

Antwort Sonnenaufgang und Sonnenuntergang kommen nicht auf dieselbe Weise zustande, und es ist prinzipiell möglich, den Unterschied zwischen ihnen allein mit optischen Mitteln zu bestimmen. In der Praxis kann das allerdings schwierig werden. Dieser Unterschied entsteht, weil die Nachtluft und die Luft während des Tages unterschiedlich zusammengesetzt sind. Ein wichtiges Beispiel dafür ist die Konzentration von festen oder flüssigen Aerosolen (Schwebstoffen) ­ Staubteilchen und chemischen Verbindungen - in der Luft. Sehr feine Aerosole mit einem Durchmesser, der im 84

Bereich der Wellenlängen des Lichts liegt (in der Größenordnung von 10 "5 Millimeter), tragen am meisten dazu bei, tiefrote Sonnenuntergänge zu erzeugen, während große Staubpartikel eher für einen hell strahlenden Himmel sorgen. Tägliche Schwankungen in der Konzentration dieser beiden Aerosolarten sind sowohl Stadt- wie Landbewoh­ nern vertraut. In den Städten treten die Aerosole während des Tages in Form von Smog und Staub auf, während auf dem Land die Vegetation einen duftigen blauen Aerosoldunst erzeugt und der Wind größere Staubteilchen aufwirbeln kann. In beiden Fällen kann die höhere Konzentration dieser Teilchen, die das Licht streuen, beim Sonnenuntergang ein tieferes Rot und einen heller strahlenden Himmel erzeugen. Diese Effekte hängen jedoch von der räumlichen Ausdehnung der Aerosolwolke ab und können bei bestimmten örtlichen Aerosolverteilungen recht klein sein. Darüber hinaus können natürliche Schwankungen des Schwebstoffgehalts der Atmosphäre, die vom Wetter verursacht werden, die sichtbaren Auswirkungen der tagsüber auftretenden Aerosole überlagern. Obwohl es also einen Unterschied zwischen Sonnenauf- und Sonnenuntergang gibt, ist er mit dem Auge allein normalerweise nur schwer auszumachen. R. B. D. R. Kanada

Lichtstern Frage Wenn die Sonne ein Stern wie all die anderen ist, warum erscheint sie dann eher gelblich als weiß? J.B. Großbritannien 85

Antwort Bei einem Lichtstrahl, der durch die Luft dringt, wird das blaue Licht stärker gestreut als der rote und der gelbe Anteil. Aus diesem Grund sieht die Sonne beim Untergehen rot aus, weil das Licht eine dickere Schicht der Atmosphäre durchdringen muß, und der Himmel erscheint uns blau. Wenn man den Strahl wieder vereinigen, also das Blau des Himmels und das Gelb der Sonne addieren würde, wäre die Sonne wieder weiß. Diese Addition des Lichts zum gesamten sichtbaren Spektrum sehen wir auch, wenn wir eine Schneefläche betrachten. Mit dem Licht der Sterne geschieht das gleiche. Aber die Zellen unseres Auges müssen einen hohen Energiebetrag empfangen, um Farben unterscheiden zu können, also erscheinen uns schwache Sterne farblos. Wenn die Sonne ein ferner Stern wäre, würde sie weiß aussehen. S.W. USA Antwort Im Gegensatz zu einer weitverbreiteten An­ sicht erscheinen Sterne in vielen verschiedenen Farben, die unmittelbar mit ihrer Temperatur zu tun haben. Junge, heiße Sterne sind weiß, während kühlere, ältere Sterne rot sind. Unsere Sonne ist ein Stern mittlerer Größe, der im mittleren Temperaturbereich brennt. Das spiegelt sich in ihrer gelben Farbe wider. S.A. Großbritannien Antwort Es gibt im wesentlichen zwei Gründe, weshalb Sterne weiß erscheinen, obwohl sie in Wirklichkeit eine breite Farbskala vom tiefen Rot (kühle Sterne mit weni­ ger als 3000 °C) bis blauviolett (heiße Sterne mit über 30000 °C) abdecken. 86

Zum einen ist das menschliche Auge nicht sehr gut geeignet, bei schwachem Licht Farben zu erkennen. Im Mondlicht sehen zum Beispiel alle Katzen grau aus. Daher erscheinen die meisten Sterne, besonders die schwachen unter ihnen, als weiß. Zum anderen sind viele der für das unbewaffnete Auge sichtbaren Sterne tatsächlich weiß oder bläulich-weiß; wie Rigel im Orion gehören sie zu den heißesten und lichtstärksten in unserem Gebiet der Milchstraße. Beteigeuze im Orion und Antares im Skorpion sind bemerkenswerte Ausnahmen: Es sind sehr lichtstarke, kühle rote Riesensterne, die fast am Ende ihres Lebens angekommen sind. Im Vergleich zu anderen Sternen erscheinen sie deutlich rot. Andere Sterne mit vergleichbarer Temperatur (etwa 5500 °C) und Größe wie die Sonne oder auch noch kühlere und kleinere sind entweder zu lichtschwach, als daß ihre Farbe mit bloßem Auge erkannt werden könnte, oder sie sind ohne Teleskop überhaupt nicht zu sehen. R.H.

Universität Reading, Großbritannien

Warmfronten Frage Oft habe ich gehört: »Wenn es schneit, wird es wärmer.« Das scheint der intuitiven Anschauung zu widersprechen. Kürzlich hatten wir nun in Edinburgh Frostwetter, ehe es zu schneien begann. War das nur ein zufälliges Zusammentreffen, oder erwärmt sich die Luft bei Schneefall tatsächlich? E.M. Schottland

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Antwort Wenn es uns nach einsetzendem Schneefall wärmer vorkommt, dann deswegen, weil es wärmer geworden ist. Schnee kann fallen, wenn die Umgebungstemperatur zwischen 1 und 3 °C liegt. Folglich muß sich die Atmosphäre erwärmen, ehe es schneien kann. CR Antwort Es ist nicht der Schnee, der die Erwärmung verursacht, sondern die Temperaturerhöhung führt zu Schneefall. Bei sehr kaltem Wetter ist die Kapazität der Luft, Feuchtigkeit aufzunehmen, stark reduziert. Der verbleibende Wasserdampf fallt als Rauhreif aus. Gleichzeitig verdampft nur sehr wenig Wasser, weshalb die Luftfeuchtigkeit niedrig bleibt. Unter diesen Bedingungen kann sich kein Schnee bilden. Wärmere Luft kann mehr Feuchtigkeit aufnehmen, ehe der Sättigungspunkt erreicht ist und Wasserdampf anfängt, auszukondensieren. Wenn wärmere Luft in kältere Bereiche vordringt, spüren wir nicht nur die Temperatur steigen; auch der überschüssige Wasserdampf fällt dann als Schnee aus. K.L. Großbritannien

DIE WELT DER PHYSIK

Tropfnaß und Kamera frei! Frage Wenn ich bei Regen aus dem Bus steige, neige ich dazu, bis zur Haustür zu rennen, weil ich glaube, daß ich weniger naß zu Hause ankomme, als wenn ich gehe. Ich habe jedoch gehört, daß ich von der gleichen Zahl von Regentropfen getroffen werde, unabhängig davon, ob ich renne oder ganz normal gehe. Trifft das wirklich zu? M.H. Großbritannien Antwort Das vom Körper zwischen Bus und Haustür durcheilte Raumvolumen bleibt in beiden Fällen gleich. Wenn man unterstellt, daß der Regenguß gleichmäßig herunterkommt, ist also auch die Zahl der dabei eingefangenen Regentropfen (unterhalb des Scheiteibereichs des Kopfes) dieselbe. Dagegen ist die Zahl der Regentropfen, die direkt auf den Kopf fallen, proportional der Zeit, die man dem Regen ausgesetzt ist; diese Komponente wird also kleiner, wenn man rennt. Allerdings führt Rennen dazu, daß der gesamte eingefangene Anteil in kürzerer Zeit von der Kleidung aufgenommen wird. Dadurch kommt es zu größerer sichtbarer Durchfeuchtung, weil für den normalen TrocknungsVorgang durch Verdampfen weniger Zeit zur Verfügung steht. Demnach sollte es bei leichten Schauern mit kleinen eingefangenen und von oben auftreffenden Regentropfen vorteilhafter sein, normal zu gehen. Wir treffen diese Entscheidung vollkommen unbewußt, wobei wir auch noch mit einbeziehen, mit welcher Wahrscheinlichkeit der Regen stärker oder schwächer werden wird, welche Entfer­ nung wir zurückzulegen haben und wie gut wir laufen können. Es wäre interessant, diese Theorie zu bestätigen, indem 91

man Fußgänger im Regen filmt, die Stärke des Regens mißt und letzteres mit dem Zeitpunkt in Beziehung setzt, zu dem erstere zu rennen beginnen. M.S. Großbritannien

Antwort Falls der Fußgänger im Lake District (Mittel­ england ) unterwegs ist, wo waagrecht daherkommender Regen normal ist (und das immer entgegen der eigenen Bewegungsrichtung!), empfiehlt es sich, so schnell wie möglich zu laufen. Das Volumen der durch die Bewegung eingefangenen Wassertropfen ist dann nämlich durch die relative Geschwindigkeit von Regen und Fußgänger bestimmt, multipliziert mit der Zeit, die er für seinen Weg benötigt. Wenn sich der Regen mit der Geschwindigkeit vR (entgegengesetzt der eigenen Bewegungsrichtung) über den Boden bewegt, wird der Fußgänger, der mit der Geschwindigkeit vP unterwegs ist, um 1+vR/vP nasser als bei senkrecht fallendem Regen, ehe er einen Unterschlupf erreicht hat. Wenn man so schnell läuft, daß man mit dem Regen Schritt hält (definiert als vP = -vR), ist es theoretisch sogar möglich, trocken zu bleiben. M.W. Großbritannien Antwort Folgender Limerick wird einem Mr. Brown aus York zugeschrieben (ich zitiere aus dem Gedächtnis): »Wer ohne Schutz geht im Regen, soll mit dem Wind sich bewegen. Bläst er dir ins Gesicht,

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Der Lake District ist ebenso berühmt für landschaftliche Schönheit wie berüchtigt für manchmal endlosen Dauerregen. (Anm. d. Ü.)

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so geht das wohl nicht. Dann renn, ohne zu überlegen.« M. W.

Universität Soutbampton, Großbritannien

Chinesisches Rätsel Frage Es wird behauptet, die Große Mauer in China sei das einzige künstliche Gebilde auf der Erde, das vom All aus zu sehen ist. Um ein Objekt von oben sehen zu kön­ nen, muß das Auge in der Lage sein, es in zwei Dimensionen aufzulösen. Die Große Mauer ist ungeheuer lang, aber sehr schmal. Wenn das Auge imstande ist, ihre Breite vom Weltraum aus aufzulösen, sollten viele andere Objekte wie etwa die Cheops-Pyramide ebenfalls groß genug sein, daß man sie in zwei Dimensionen erkennen kann, auch wenn sie ein weit kleineres Gebiet bedecken. Wird das Auflösungsvermögen des Auges für die kleinere der beiden Dimensionen eines Objekts von der Ausdehnung der größeren beeinflußt (und wenn ja, warum?), oder ist die für die Große Mauer aufgestellte Behauptung unrichtig? A. R. M.-G. Großbritannien

Antwort Die Behauptung ist unrichtig. Sie gilt als eine der am häufigsten geglaubten Trivialmythen unserer Zeit und wird vermutlich nur noch von der berühmten Sage vom Massenselbstmord der Lemminge übertroffen. Ein Mensch mit fehlerlosem Sehvermögen ist in der Lage, ohne Fernglas oder Teleskop etwa eine Bogenminute aufzulösen. Die chinesische Große Mauer ist grob geschätzt 93

etwa sechs Meter breit. Das bedeutet, daß sie ab einer Höhe von etwa 20 Kilometern, also etwas mehr als der doppelten Höhe des Mount Everest, nicht mehr direkt sichtbar ist. Selbst wenn man ihren Schatten in Rechnung stellt, würde sie an gewissen Stellen allerhöchstens bis zu einer Höhe von 60 Kilometern zu erkennen sein. Wegen der Reibung der Atmosphäre liegt das noch immer unterhalb der Höhe, die für eine stabile Umlaufbahn eines Raumschiffs erforderlich ist. Es gibt jedoch viele von Menschen geschaffene Objekte, die vom Weltraum aus erkennbar sind. Die größten sind die holländischen Polder, das dem Meer abgewonnene Land. Nachts kann man auch große Städte erkennen, da ihre Straßenbeleuchtung so hell ist. D.F. Großbritannien Antwort Es ist allgemein bekannt, daß das menschliche Auge lange Gegenstände leichter erkennen kann als kurze; die Große Mauer in China kommt also sicherlich dafür in Frage, vom Mond aus sichtbar zu sein. Die Mauer ist jedoch streckenweise zerfallen und häufig auch vom Boden aus kaum sichtbar, geschweige denn vom Weltraum aus. H. J. P. Arnold, ein Fotoexperte und Astronom, hat das Problem untersucht und kommt zu dem Schluß, daß es physikalisch unmöglich ist, die Mauer vom Mond aus zu sehen. Neil Armstrong hat während der Apollo-11-Mission festgestellt, daß die Mauer vom Mond aus eindeutig nicht zu erkennen ist. Sein Astronautenkollege Jim Lovell (Apollo 8 und 13) nahm äußerst sorgfältige Beobachtungen vor und stellte fest, daß die Behauptung absurd ist. Auch Jim Irwin (Apollo 15) hat erklärt, es sei völlig un­ möglich, die Mauer sehen zu können. 94

Bilder unbemannter Sonden zeigen, daß der Verlauf der Mauer manchmal durch Sandansammlungen markiert wird, die auf der windabgewandten Seite liegenbleiben, während die Mauer selbst nicht zu erkennen ist. Vielleicht ist das das Ende einer weiteren Legende. R.B. Großbritannien

Verzweigtes Irrlicht Frage Warum verzweigen sich Blitze, und welchen Durchmesser hat ein Blitzstrahl? M.L. Großbritannien Antwort Normalerweise leitet ein Blitz die negative Ladung aus einem Gewitter in den Erdboden ab. Dabei geht der sichtbaren Blitzerscheinung ein negativ geladener Leiter voran, der sich durch die Wolken und durch Luft, die Zonen positiver Ladung enthält, abwärts bewegt. Diese werden von Ionen aus punktförmigen Entladungen verursacht, die das starke elektrische Feld des Gewitters vom Boden löst. Der elektrische Leiter verzweigt sich bei seinem Bestre­ ben, den Weg des geringsten Widerstandes zu finden. Wenn einer dieser Zweige in die Nahe des Bodens gelangt, ziehen seine negativen Ladungen positive Ionen von spitzen Objekten wie Gräsern und Bäumen an, die eine leitfähige Verbindung zwischen der Wolke und dem Boden herstellen. Die negativen Ladungen fließen dann zum Boden ab, wobei sie am untersten Punkt des Leiterkanals beginnen. Das ist der sichtbare »Rückschlag«, dessen Leucht­ erscheinung nach oben wandert, während die Ladung sich 95

nach unten bewegt. Die Verzweigungen des Leiters, die keine Verbindung zum Boden gefunden haben, werden heller, wenn ihre Ladungen in den Hauptkanal abfließen. Auf Fotos von Blitzen erscheint der Durchmesser des Bhtzkanals oft größer, als er ist, weil der Film überbelichtet sein kann. Gegenstände, die durch Blitzschlag beschädigt wurden, zeigen Blitzkanäle mit Durchmessern zwi­ schen 2 und 100 Millimetern. H.S.

Universität Manchester, Großbritannien

Aufsteigende Kälte Frage Man sagt, daß Wärme aufsteigt. Warum ist es dann auf dem Gipfel eines Berges kälter als unten im Tal? J. M. A.. Großbritannien Antwort Wärme steigt nicht auf. Luft von geringer Dichte steigt auf, wenn sie von Luft höherer Dichte umgeben ist. Luft, die sich im Kontakt mit einem warmen Untergrund erwärmt, wird weniger dicht und steigt deshalb auf. Dabei vermischt sie sich mit kälterer Luft in der Höhe und kühlt sich bis zu dem Punkt ab, an dem sie nicht mehr weiter aufsteigt. Luft am Gipfel eines Berges kommt kaum mit dem Boden in Berührung und ist deshalb kalt. Die Luft unten im Tal kommt mit einer großen Bodenfläche in Kontakt und ist deshalb warm. M.M. Australien

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Antwort Erstens wird das Luftvolumen in der Höhe größer, da der Planet eine Kugel ist: Wie bei einer Zwiebelschale deckt jede folgende Schicht der Atmosphäre ein jeweils größeres Gebiet ab. Aus diesem Grund verteilt sich die Bodenwärme in dieser immer weiter ausgedehnten »Wärmesenke«. Zweitens hat die Atmosphäre keinen Deckel (wenn man für unsere Zwecke einmal vom Treibhauseffekt absieht). Deshalb entweicht die Wärme aus dieser »Senke« in Form von Abstrahlung in die unendliche Leere. M.E. Großbritannien Antwort Der untere Abschnitt der Erdatmosphäre, die Troposphäre, wird durch Wärmestrahlung von der Erdoberfläche erwärmt. Deshalb liegt der wärmste Teil der Troposphäre unmittelbar über dem Boden. Die Stratosphäre darüber absorbiert die von der Sonne einfallende Strahlung. Hier steigt die Temperatur deshalb mit zunehmender Höhe. Wenn man also auf eine Höhe von 40 Kilometern über der Erdoberfläche aufsteigt, würde man merken, daß es wieder viel wärmer wird. KG. Großbritannien Antwort Die bisherigen Zuschriften werfen allesamt wichtige Gesichtspunkte auf, aber der wesentliche Grund liegt in den Gasgesetzen. Wenn Luft in geringer Höhe aufzusteigen beginnt, gelangt sie in eine Zone mit niedrigerem Druck. Kommt es dort zu keiner Wärmezufuhr, fällt ihre Temperatur: Beim Aufsteigen dehnt sich die Luft aus, und mit dieser Ausdehnung verrichtet sie gegenüber der umgebenden Luft Arbeit, was ihr Energie entzieht und sie deswegen abkühlen läßt. 97

Folglich ist die dynamische Gleichgewichtsbeziehune in der Atmosphäre dadurch definiert, daß die Temperatur mit zunehmender Höhe fällt. N.D. W. Großbritannien Antwort Luft kann das Sonnenlicht nur sehr schlecht absorbieren. Die Sonne erwärmt die Erde, die ihre Strahlen sehr viel besser aufnehmen kann, und anschließend erwärmt die Erde die Luft in ihrer Nähe. Warme Luft steigt auf, da sie bei gleichem Luftdruck weniger dicht ist als die umgebende kältere Luft. Beim Aufsteigen dehnt sich eine warme Luftmasse aus, weil der Umgebungsdruck mit der Höhe abnimmt. Diese Ausdehnung wiederum kühlt die Luft ab, weshalb die Temperatur eines solchen Luftpakets mit zunehmender Höhe fällt, bis sich ein Gleichgewicht eingestellt hat. A.C. Großbritannien Antwort Dieses Phänomen erklärt sich durch die adiabatische Ausdehnung. Man stelle sich einen Ballon vor, den man auf Meereshöhe aufgepumpt und dann auf einen hohen Berg gebracht hat. Wenn der Luftdruck fällt, dehnt sich der Ballon aus, weil eine gegebene Gasmasse bei niedrigerem Druck ein größeres Volumen einnimmt. Die Arbeit, die für die Ausdehnung des Ballons gegen die Elastizität seiner Hülle und den Druck des ihn umgebenden Gases aufgewendet werden muß, stammt von dem Gas in seinem Inneren. Wenn diese Luft sich ausdehnen kann, verrichtet sie Arbeit. Die Energie dafür leitet sich wiederum aus der thermischen Energie (der Bewegung) der Gasmoleküle im Inneren des Ballons ab, und wegen der Arbeit, die sie verrichten, kühlt das Gas ab. 98

Dieser Vorgang läßt die Luft um etwa 9 °C pro Kilometer Höhenunterschied abkühlen. Deshalb würde Luft, die auf Meereshöhe 20 °C aufweist, in einem Kilometer Höhe mit Luft von 11 °C im Gleichgewicht sein. Das entspricht ziemlich genau dem Temperaturgradienten, den man in den unteren acht Kilometern unserer Atmosphäre beob­ achtet. Darüber überwiegen dann andere Effekte. D.G. Großbritannien Antwort Der Luftdruck an einem beliebigen Punkt ist ein Maß für die Menge der Luft, die über diesem Punkt liegt, also nimmt der Luftdruck mit zunehmender Höhe ab. Mit dem Absinken des Luftdrucks fällt auch die Tem-. peratur, deshalb wird es auf dem Gipfel eines Berges fast immer kälter sein als unten im Tal. Eine Ausnahme davon ist die sogenannte Inversion, doch diese ändert nichts an den Grundvoraussetzungen. Wenn die Luft an der Erdoberfläche erwärmt wird, steigt sie auf, weil sie weniger dicht ist als die umgebende Luft je wärmer die Luft, desto geringer ihre Dichte. Wenn die Luft aufsteigt, sinkt ihr Druck; sie kühlt sich also ab, und damit ist die Luft auf dem Berg erneut kälter als im Tal. Das ist zwar eine Vereinfachung der vielfältigen Prozesse, die sich in der Atmosphäre abspielen, aber dieser eine ist dennoch der wichtigste. M.B. Großbritannien Antwort Die Erdatmosphäre analog zu den Schalen einer Zwiebel zu beschreiben und daraus abzuleiten, daß das Volumen in den äußeren Schichten größer sei als in den inneren, ist begrifflich falsch. Da der Durchmesser der Erde fast 13 000 Kilometer be­ 99

trägt und die oberste Schicht der Troposphäre nur 13 Ki­ lometer über der Erdoberfläche liegt, wäre es realistischer, die Teile der Atmosphäre mit der Schale einer Orange statt mit den Schalen einer Zwiebel zu vergleichen. Folglich steigt das Volumen der Luft auf einer gegebenen Hohe nicht nennenswert an, wenn sie aufsteigt. Deshalb spielt dieser Effekt bei der Bestimmung des Temperaturabfalls keine Rolle. J. W. Großbritannien

Hier geht's rund Frage Was treibt die Erdumdrehung an? R.J.I. Großbritannien

Antwort Die Erde dreht sich einfach deswegen, weil sie noch nicht aufgehört hat, sich zu bewegen. Das Sonnensystem und auch die Milchstraße haben sich durch die Kondensation einer rotierenden Gasmasse gebildet. Die Bewahrung des Drehimpulses lief darauf hinaus, daß alle Körper, die aus dem Gas entstanden waren, ihrerseits eine Drehbewegung beibehielten. Da Reibung und andere Kräfte im Weltraum ziemlich klein sind, werden rotierende Körper einschließlich der Erde nur sehr langsam ab­ gebremst. Der Mond, ein viel kleinerer und leichterer Körper, hat seine Umdrehung wegen der Anziehungskraft der Erde tatsächlich bereits eingestellt und zeigt uns mittlerweile immer dieselbe Seite. G. W. Großbritannien

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Antwort Obwohl die vorstehende Erklärung richtig ist, könnte die Behauptung, daß »der Mond ... seine Umdrehung ... bereits eingestellt« habe, möglicherweise in die Irre führen. Der Mond dreht sich nämlich: Er zeigt uns immer dieselbe Seite, weil seine Umdrehungszeit genau mit seiner Umlaufzeit um die Erde übereinstimmt. Diese Übereinstimmung ist das Ergebnis der Gezeitenreibung. Wenn der Mond sich nicht um sich selbst drehen würde, würde jede durch ihn verlaufende Gerade, die der Ebene seiner Umlaufbahn parallel ist, stets dieselbe Richtung im Raum beibehalten. Er würde uns also im Verlauf eines voll­ ständigen Umlaufs seine Rückseite zeigen, was man sich anhand einer Zeichnung leicht vor Augen führen kann. D.S.P.

Technische Universität Lulea, Schweden

Meerenge, gar nicht so eng Frage Im Atlas des Britischen Landesvermessungsamts (von 1986) wird festgestellt, daß sich der Ärmelkanal auf der Höhe der Straße von Dover jährlich um 70 Zentimeter verbreitert. Selbst wenn die Zahl viel kleiner sein sollte, müßte sich doch jede Verbreiterung auf den Kanaltunnel auswirken. Wie wird diese Verbreiterung berücksichtigt? C S. M. Großbritannien Antwort Was die Verbreiterung des Ärmelkanals in der Straße von Dover angeht, stellt das Britische Landesvermessungsamt fest, daß die Zahl von 70 Zentimetern pro Jahr sich auf die Küstenerosion bezieht und nicht darauf, daß sich Großbritannien und Frankreich voneinander entfernen. 101

Tatsächlich gibt es minimale Verschiebungen zwischen Großbritannien und Frankreich, die etwa einen Millimeter pro Jahrzehnt ausmachen. Das liegt daran, daß der Südosten Großbritanniens allmählich absinkt. Bei der Planung des Eurotunnels hat man diese Tatsache berücksichtigt. 30000 Fugen im Tunnel können diese Bewegung problemlos aufnehmen. C.K. Eurotunnel London, Großbritannien

Verrückte Wasserberge Frage Kann mir jemand in einfachen und verständlichen Worten erklären, weshalb gleichzeitig mit dem einen Flutberg ein zweiter auf der gegenüberliegenden Seite der Erde auftritt? P.S. Australien Antwort Wenn wir die Ursachen der Gezeiten betrachten, müssen wir von der täglichen Umdrehung der Erde um ihre Achse absehen und uns ganz auf den Umlauf des gemeinsamen Systems von Erde und Mond konzentrieren. Diese Umlaufbewegung vollzieht sich um den gemeinsamen Schwerpunkt beider Körper, der sich etwa auf halbem Weg zwischen der Oberfläche und dem Mittelpunkt der Erde befindet. Sie führt dazu, daß jeder Punkt im In­ neren der Erde oder an ihrer Oberfläche einen Kreis beschreibt, dessen Radius gleich der Entfernung des gemeinsamen Schwerpunkts zum Mittelpunkt der Erde ist. Deshalb erfährt jeder dieser Punkte eine zentrifugale Kraft gleicher Stärke und gleicher Richtung: weg vom Mond und parallel der Verbindungslinie zwischen den 102

Mittelpunkten von Erde und Mond. Diese Zentrifugalkraft unterscheidet sich von der durch die Erdrotation erzeugten Kraft (die wir hier vernachlässigen). Außerdem erfährt jeder Punkt der Erde noch eine An­ ziehungskraft, die vom Mond ausgeht. Diese Kraft ist für jeden Punkt der Erde unterschiedlich groß. Die Resultierende dieser beiden Kräfte ruft die Gezeiten hervor. Wenn wir nun zwei Punkte der Erdoberfläche betrachten, von denen einer unmittelbar unter dem Mond und der andere auf der entgegengesetzten Seite hegt, so zeigt sich, daß die Anziehungskraft des Mondes am nähergelegenen Punkt stärker ist als die Zentrifugalkraft, die, wie wir gesehen haben, vom Mond weg weist. Der gegenüberliegende Punkt ist um den Durchmesser der Erde weiter vom Mond entfernt. Hier ist die Anzie­ hungskraft des Mondes zufällig kleiner als die Zentrifugalkraft, also ist die resultierende Kraft, die auf das Wasser der gegenüberliegenden Seite wirkt, vom Mond weg gerichtet. Die meisten bekannten Erklärungen begründen das gleichzeitige Auftreten von zwei Flutbergen an gegenüberliegenden Punkten, indem sie behaupten, daß der Mond, während er das Wasser auf der ihm näher gelegenen Seite ein Stück weit anzieht, den Erdkörper ein bißchen weniger anzieht. Diese Erklärung erhellt jedoch nicht, weshalb ein solches System unter der wechselseitigen Anziehung von Erde und Mond nicht einfach zusammenbricht. D.S.P.

Technische Universität Luled, Schweden

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Antwort Wenn man die Wirkungen anderer Körper vernachlässigt, befinden sich das Massezentrum der Erde wie das des Mondes im freien Fall, wobei sie einer Umlaufbahn um das gemeinsame Massezentrum des Systems aus Erde und Mond folgen. Dabei heben Schwerkraft und Zentrifugalkraft einander genau auf. Für den größten Teil der Erdoberfläche gilt diese Aufhebung jedoch nicht exakt, da man entweder näher am Mond oder weiter von ihm entfernt, aber weiterhin ge­ zwungen ist, mit derselben Geschwindigkeit wie das Mas­ sezentrum der Erde umzulaufen. Für den Teil des Ozeans auf der dem Mond zugewandten Seite der Erde überwiegt die Schwerkraft des Mondes die Zentrifugalkraft, und deshalb wölbt sich das Wasser zum Mond hin auf. Auf der gegenüberliegenden Seite überwiegt die Zentrifugalkraft, weshalb der Flutberg vom Mond weg weist. Beide Wasserberge erzeugen jeweils eine Hochflut. Tatsächlich ist der Meeresspiegel - der ansonsten kugelförmig wäre - entlang der Achse Erde-Mond zu einem Ellipsoid ausemandergezogen, und da jeder Punkt der Erde sich unter den Aufwölbungen hindurchbewegt, kommt es zum Auflaufen und anschließenden Ablaufen der Flutwelle vor Ort. G.E. Australien

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Frühe Tage Frage Auf der Nordhalbkugel fällt der kürzeste Tag auf den 21. oder 22. Dezember, aber der früheste Sonnenuntergang findet am 13. oder 14. Dezember statt, und auch der späteste Sonnenaufgang tritt eine entsprechende Zahl von Tagen nach dem kürzesten Tag ein. Woran liegt das? J. W. und A. W. Großbritannien

Antwort Zwei Eigenheiten der Erdumlaufbahn um die Sonne verursachen die seltsame Abweichung zwischen den Daten des frühesten Sonnenuntergangs, des kürzesten Tages und des spätesten Sonnenaufgangs. Das ist einmal die Exzentrizität der Erdumlaufbahn und zum zweiten die Neigung des Erdäquators gegenüber der Orbitalebene. Ihre gemeinsamen Auswirkungen beeinflussen die Länge des Tages im Jahreslauf. In manchen Monaten ist der Abstand zwischen den Mittagspunkten aufeinander folgender Tage ein wenig kleiner. Diese Unterschiede heben sich im Lauf eines Jahres wieder auf. Nahe der nördlichen Wintersonnenwende im Dezember beträgt der Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Mittagspunkten etwa 30 Sekunden weniger als 24 Stunden. Da dieser Unterschied größer ist als die tägliche Veränderung der Zeiten von Sonnenaufgang und Sonnenuntergang, wird er zum beherrschenden Faktor und verursacht das beobachtete Auseinanderfallen der Daten des frühesten Sonnenuntergangs und des spätesten Sonnen­ aufgangs. Im Juni ist ein ähnlicher Effekt zu beobachten, aber das Intervall zwischen aufeinander folgenden Mittagspunkten beträgt dann lediglich 13 Sekunden weniger als 24 Stun­ den. Deshalb liegen die Daten des frühesten Sonnenauf­ 105

gangs und des spätesten Sonnenuntergangs näher an der Sommersonnenwende - dem längsten Tag des Jahres. F.W. Australien

Antwort Die wichtigste Auswirkung dieser Verschiebung des spätesten Sonnenaufgangs auf ein Datum einige Tage nach der Wintersonnenwende - dem kürzesten Tag des Jahres - ist ein Schwanken der Tageszeit, zu der die Sonne ihren täglichen Höhepunkt erreicht. Gegen Mittag schwankt die Zeit auf 45 geographischer Breite in einer Sinuswelle mit einer Amplitude von 8,8 Minuten und einer Periode von sechs Monaten. Jeweils zu den Sonnenwenden und den Tag- und Nachtglcichen steht die Sonne genau mittags am höchsten Punkt. Der Sonnenaufgang wie der Sonnenuntergang finden jeden Tag im jeweils gleichen Abstand vom höchsten Sonnenstand statt. Wenn wir diese Zeitintervalle als Vormittag bzw. Nachmittag bezeichnen, ist die Länge des Vormittags zur Wintersonnenwende auf dem tiefsten Punkt angekommen und verändert sich deshalb für einige Tage nur sehr wenig. Doch obwohl die Zeit des höchsten Sonnenstandes zur Sonnenwende genau auf den Mittag fällt, verschiebt sich dieser Zeitpunkt rasch auf später und verlegt damit auch den Sonnenaufgang, der deshalb während einiger Tage später stattfindet. Nach diesen wenigen Tagen werden die Vormittage all­ mählich wieder länger und gewinnen die Oberhand über die Sinuswelle von 8,8 Minuten, wodurch wir wieder frühere Sonnenaufgänge bekommen. Warum schwankt der Zeitpunkt des Sonnenhöchststandes um den Mittagspunkt? Hauptsächlich deswegen, weil die Erdachse in bezug auf ihre Umlaufbahn um die Sonne gekippt ist. Wenn man im Erdmittelpunkt einen Bezugs­ 106

rahmen anbringt, der parallel zur Erdachse verläuft, aber nur einmal pro Jahr um diese Achse rotiert, wandert die Sonne in diesem Rahmen ständig um 23,5 Grad auf und ab. Aber sie bewegt sich ebenso ein wenig hin und her, und das gibt die Schwankung des Sonnenhöchststandes gegenüber dem Mittagspunkt wieder. T.W. USA

Krach ... zisch ... bumm Frage Vermutlich hat der Urknall ein Geräusch erzeugt. Wie laut war es, meinetwegen in Dezibel ausgedrückt, und können wir es immer noch hören, wenn wir angestrengt lauschen? N.B. Kanada Antwort Nur in der Atmosphäre (oder anderen Gasen, die uns umgeben) können unsere Ohren Geräusche wahrnehmen. Der Weltraum ist ein annähernd vollkommenes Vakuum, also können sich Töne, die unser Ohr empfangen könnte, dort nicht ausbreiten. Radioteleskope hören den Urknall, wenn sie die Hintergrundstrahlung des Universums von 2,7 Kelvin auffangen. CS. Großbritannien Antwort Der Urknall erzeugte keine Geräusche im herkömmlichen Sinn; seine Bezeichnung ist leider irreführend, da sie an eine große Explosion (und den entsprechenden Krach) denken läßt. Bisher hat allerdings niemand eine anschauliche Alternative geliefert, obwohl ein 107

Ausdruck wie »Ursprüngliche Ausdehnung« einen besseren Begriff davon vermitteln konnte, wie unser gesamtes Universum (Raum, Zeit und Materie) in diesem Augenblick aus einem Bereich unendlich kleiner Ausdehnung hervorgegangen ist. Wir wissen auch nichts von den Auswirkungen, die die Entstehung unseres Universums auf vorher existierende oder umgebende (falls es so etwas gibt) Universen hatte, in denen die Gesetze der Physik und die physikalischen Konstanten sich vielleicht von unseren eigenen unterscheiden. Außerdem sind Schallwellen Druckwellen, die sich naturgemäß nur in einem materiellen Medium im Raum ausbreiten können. Doch unser eigener Raum begann erst mit dem Urknall zu existieren, weshalb der Schall des Urknalls keine Möglichkeit hatte, sich irgendwohin auszubreiten. Wir können jedoch, wie das kürzlich von Alexander Szalay von der Johns Hopkins University in den USA vorgeschlagen wurde, in einem gewissen Sinn Geräusche untersuchen, die unmittelbar nach dem Urknall entstanden sind. In diesem Stadium war das ursprüngliche Universum noch so dicht, daß sich darin akustische Wellen ausbreiten konnten. Etwa 300000 Jahre nach dem Urknall sanken die Temperaturen so weit, daß sich Elektronen und Protonen vereinigen und Atome bilden konnten. Das Universum wurde transparent und ermöglichte es der Strahlung, sich frei auszubreiten und das entstehen zu lassen, was wir heute als die kosmische Hintergrundstrahlung von 2,7 Kelvin beobachten. Gleichzeitig waren Schallwellen nicht mehr imstande, sich im Raum auszubreiten. Sie konnten als Dichteschwankungen bewahrt worden sein, die am Ende vielleicht für die großräumige Struktur des Universums verantwortlich gewesen sind. Das könnte das Muster aus Galaxienhaufen und leeren Räumen erklären, das wir 108

heute beobachten. Wenn diese Theorie zutrifft, könnten Untersuchungen der winzigen Schwankungen in der kosmischen Hintergrundstrahlung früheste Strukturen der gleichen Größenordnung entdecken, wie sie sich in modernen Beobachtungen der Galaxien zeigen. S.D. Großbritannien

Ausgebrannt Frage Kann eine Kerze ohne jede Schwerkraft brennen? Ohne Konvektion dürfte die Kugel der Verbrennungsgase sicherlich jede Sauerstoffzufuhr unterbinden. M. T. Großbritannien Antwort Eine Kerze kann auch ganz ohne Einwirkung der Schwerkraft brennen. Die Flamme ist eine Diffusionsflamme, die bei fehlendem Luftstrom dazu tendiert, Kugelform anzunehmen. Die Verbrennungsrate verringert sich drastisch, weil die Verbrennung nur in einer dünnen kugelförmigen Schale stattfindet, wo die nach außen diffundierenden Brennstoffdämpfe auf die einwärts diffun­ dierenden Sauerstoffmoleküle treffen. Die Flamme verliert die gelbe Farbe der glühenden Kohlepartikel und leuchtet in einem fast unsichtbaren hellen Blau. Für diese Untersuchung wurden an Bord der Raumfähre Skylab Kerzen abgebrannt. D.B.

Europäische Raumfahrtagentur, Holland

WIE ES IN DER TECHNIK AUSSIEHT

Spur halten Frage Wie nehmen geschweißte Schienen ohne Stoßfugen die Ausdehnungsdifferenzen bei verschiedenen Temperaturen auf? G. L C. Großbritannien Antwort Bei warmem Wetter verbogen sich früher die Schienen, sobald die Stoßfugen durch die Ausdehnung geschlossen waren. Geschweißte Schienen werden unter Spannung, also gestreckt verlegt, weshalb ein Temperaturanstieg lediglich die Spannung vermindert. Wenn keine Stoßfugen nötig sind, fahren die Passagiere angenehmer. Falls die Temperaturen aber weiter ansteigen, nachdem die Vorspannung auf Null abgebaut ist, wird sich die ge­ schweißte Schiene ebenfalls verbiegen. B.L. Großbritannien Antwort In den USA gleichen geschweißte Schienen­ stränge die Längenausdehnung durch eine vertikale Bewegung aus. Wenn man an einem heißen Sommertag einen Zug - nehmen wir an, in der Prärie - vorbeifahren sieht, erkennt man, wie die Schienen von der Lokomotive in das Schotterbett gedrückt werden und sich wieder heben, wenn der Dienstwagen am Ende des Zuges darübergefahren ist. Wenn die hölzernen Schwellen gut mit den Schienen verbunden sind, verhält sich ein Schienenstrang wie ein Balken. Da die Steifigkeit eines Balkens proportional zum Quadrat seiner Abmessungen in der Richtung der angreifenden Kraft ist, ist die horizontale Steifigkeit des Strangs etwa sechzigmal größer als die vertikale; demnach wird 113

praktisch die gesamte Längenausdehnung in vertikalen Wellen aufgenommen. Im Winter verschwinden die Wellen, der Schienenstrang liegt wieder flach. R.F. USA Antwort Auch bei geschweißten Schienen gibt es Fugen, aber im Gegensatz zu den älteren Schienen sind es keine Stoßfugen. Sie sehen eher wie eine geschlossene Weiche aus, wobei die Enden der beiden zu verbindenden Schie­ nen jeweils in einer spitzwinkligen Zunge auslaufen und die abgeschrägten Flanken dieser Zungen komplementär aneinanderliegen. Bei temperaturbedingten Längenänderungen können die beiden Enden aneinander entlanggleiten. Da sie gemeinsam fixiert sind, tritt keine Lücke auf, und durch die Verlegung ist gewährleistet, daß die Innenkanten die Spurweite einhalten. R.D. Großbritannien Antwort Die scherzhafte Antwort auf die Frage gefällt mir, doch die beiden ernsthaften Antworten sind unvoll­ ständig. Durchgehend verschweißte Schienen wurden eingeführt, weil die herkömmlichen Schienenstöße zweimal jährlich zur Inspektion und Schmierung auseinandergenommen werden mußten. Eine Schiene kann den durch Hitze verursachten Druckkräften recht gut widerstehen, aber es besteht die Gefahr, daß die Belastung sich durch Verbiegen abbaut. Betonschwellen sind zu schwer, als daß der Schienenstrang sich in vertikaler Richtung verbiegen könnte, aber die Ausdehnungskraft wirkt, wie der Briefschreiber vorschlägt, in dieser Richtung. Wenn jedoch ein Gleisbautrupp den Schienenstrang ein wenig anhebt, wäh­ 114

rend er unter Druck steht, wird er sich sofort verbiegen. Überdies sinkt der Schienenstrang, unabhängig von der Temperatur, immer ein wenig in das Schotterbett ein, wenn ein Zug darüberfährt. In Großbritannien muß der Schienenstrang Temperaturen zwischen -7 und 49 °C bewältigen. Wenn man davon ausgeht, daß das Schotterbett weit über die Enden der Schwellen hinausreicht, kann der Schienenstrang sich nur über die Hälfte dieser Differenz einem Verbiegen widersetzen. Durchgehend verschweißte Schienen werden deshalb bei Temperaturen zwischen 13 und 21 °C verlegt und befestigt. In den frühen Tagen der Eisenbahn wurden die bei kälterem Wetter verlegten Schienen entspannt, indem man wartete, bis die Umgebung die richtige Temperatur hatte, die Befestigungen lockerte und eine Lokomotive langsam darüberfahren ließ, womit sie in die richtige Lage gedrückt wurden, ehe man sie wieder fest mit den Schwellen ver­ schraubte. Später hat man ein anderes Verfahren eingeführt, bei dem die Schienen beim Verlegen mit Flammenwerfern auf die richtige Temperatur erwärmt wurden. Das wiederum hat man mittlerweile durch mechanisches Vorspannen ersetzt. In engen Kurven kann selbst ein gutes Schotterbett nicht verhindern, daß die Schienen sich verbiegen, weshalb dort immer noch die herkömmlichen Laschenverbindungen eingesetzt werden. P.S. Großbritannien

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Tastenschlüssel - Schlüsselproblem Frage Weshalb befinden sich bei Taschenrechnern oder der Zahlentastatur eines PC die niedrigsten Ziffern unten, obwohl wir doch normalerweise von oben nach unten lesen? Und weshalb sind die Nummerntasten bei Telefonen andersherum, also mit den niedrigsten Ziffern oben, angeordnet? G.E Frankreich Antwort Bei mechanischen Addiermaschinen, die auf rotierenden Rädern beruhen, liegt die Taste mit der 0 immer neben der Taste mit der 1. Traditionell waren die Ziffern bei den meisten alten Rechenmaschinen von unten nach oben aufsteigend angeordnet, und das könnte ein Relikt aus der Zeit sein, als die Räder der Maschinen noch mit Hebeln statt mit Tasten bedient wurden. Als man dann die Ziffern in einem Quadrat von drei mal drei Tasten plus einer anordnete, behielt man die Reihenfolge weitgehend bei. Bei Telefonen mit Wählscheibe liegt die 0 neben der 9, weil eine 0 in der Telefonnummer mit zehn Impulsen weitergeleitet wird. Als die Telefone dann Wähltasten in quadratischer Anordnung erhielten, übernahm man die Reihenfolge der Ziffern von der alten Wählscheibe. N. V. S. Großbritannien

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Schwermetall Frage Neulich verließ ich während eines Gewitters den Raum, in dem sich meine Hi-Fi-Anlage befindet. Als ich ein paar Minuten später zurückkam, hatte sie sich offenbar selbst eingeschaltet und spielte eine CD ab. Die Möglichkeit, daß ein Mensch (oder sogar ein Tier) beteiligt war, ist äußerst gering, und meine Frau behauptet, während meiner Abwesenheit habe draußen ein Blitz eingeschlagen. Könnte der Blitz die Anlage eingeschaltet haben? C. L Großbritannien Viele Leser haben uns mitgeteilt, daß ihnen während eines Gewitters etwas Ähnliches passiert sei, also können wir ziemlich sicher sein, daß es dieses Phänomen wirklich gibt. Der genaue Mechanismus bleibt aber ungewiß, weil ein Blitzschlag viele Formen elektromagnetischer Strahlung verursacht und einen empfindlichen CD-Player in mehr als einer Weise beeinflussen kann. - Die Red. Antwort Bei elektronischen Geräten wie Hi-Fi-Komponenten ist die Wahrscheinlichkeit recht hoch, daß ein Blitz solche Wirkungen auslöst. Bei jedem System, das mit einer Fernbedienung auf der Basis von Infrarot- oder Radiowellen eingeschaltet werden kann, muß der Empfänger der Fernbedienungssignale stets an die Stromversorgung angeschlossen sein - selbst wenn das Gerät mit dem Hauptschalter scheinbar ausgeschaltet ist. Wenn der Blitz einschlägt, setzt er beträchtliche elektromagnetische Energie mit weitem Frequenzbereich frei, das heißt, man kann einen Blitz in vielen UKW-Empfängern hören. In den Geräten kann diese elektromagnetische Energie kleine Ströme induzieren, die ausreichen, einige der logischen Schalter zu betätigen, was der Empfangsteil 117

der Fernbedienung als Signal zum Einschalten versteht. In jüngster Zeit hat man neue Vorschriften für elektromagnetische Kompatibilität eingeführt, damit die Geräte weniger empfindlich für solche Störungen werden. Bei Geräten, wo solche Vorfälle eine Gefahr mit sich bringen würden, zum Beispiel bei elektrischen Maschinen, wird der Strom mit einem mechanischen Handschalter und nicht mit dem elektronischen Hi-Fi-Schalter eingeschaltet. Bei solchen Geräten ist es dann weit weniger wahrscheinlich, daß sie sich zufällig einschalten, außer sie werden direkt von einem Blitz getroffen, dessen Energie ausreicht, Teile der Verdrahtung zu schmelzen oder miteinander zu verbinden. D.K. Großbritannien Antwort Mein CD-Player hat sich ebenfalls während eines Gewitters eingeschaltet. Es ist nicht gerade erfreu­ lich, wenn man allein zu Hause ist und draußen die Blitze zucken und der Donner grollt, das Licht flackert und dann auch noch der CD-Player plötzlich von alleine loslegt. Diese Erscheinung wird nicht direkt vom Blitz ausgelöst, sondern von der Stromversorgung, die für kurze Zeit unterbrochen ist und dann wieder funktioniert. Man kann denselben Effekt erzielen, wenn man den Strom unterbricht, indem man den Stecker herauszieht und dann sofort wieder einsteckt. C. S. Großbritannien Antwort Blitze rufen oft elektrische Impulse in Strom­ leitungen hervor. Dadurch können elektronische Geräte eingeschaltet, ausgeschaltet oder dazu gebracht werden, die verrücktesten Dinge zu tun. Wenn ein Gerät ein ko­ 118

diertes Signal benötigt, wird es sich durch den von einem Blitz erzeugten Impuls gewöhnlich nicht täuschen lassen. Die meisten dieser Empfänger werden jedoch nur dafür eingesetzt, andere Komponenten einzuschalten; dazu dient dann ein einfacher Impuls. Wenn der vom Blitz induzierte Stromstoß den Empfänger überbrücken kann, kann er diese andere Komponente einschalten, ohne den Kode zu benötigen. Natürlich kann der Blitz auch einen weit stärkeren Stromstoß induzieren, der das ganze System verschmoren läßt. Es ist also keine schlechte Idee, den Computer oder andere wertvolle und empfindliche Geräte auszuschalten und sie vom Netz zu trennen, wenn ein Gewitter heraufzieht. J.R. Südafrika

Unter Strom Frage Woher kommt die Kraft, die einen quer durch den Raum schleudert, wenn man einen stromführenden Leiter angefaßt hat? Ich dachte immer, daß eine Kraft eine Ursache haben muß, aber der elektrische Strom liefert keinen sichtbaren Stoß. J.D. Kuwait

Antwort Die Kraft wird von den eigenen Muskeln er­ zeugt. Wenn ein starker Strom durch einen menschlichen Körper fließt, werden die Muskeln veranlaßt, sich kraft­ voll zusammenzuziehen - oft stärker, als das bei einer bewußt herbeigeführten Kontraktion möglich wäre. Normalerweise begrenzt der Körper selbst den Anteil der Muskelfasern, die willentlich dazu veranlaßt werden 119

können, sich gemeinsam zusammenzuziehen. Extremer Streß kann den Körper dazu bringen, diese Grenzen aufzuheben, was um den Preis möglicher Verletzungen höhere Kräfte zuläßt. Dies ist die Grundlage der »hysterischen Kraftentfaltung«, die es, wie man weiß, Müttern ermöglicht, Autos anzuheben, wenn ihr Kind darunter eingeklemmt ist, oder Psychotikern die Kraft verleiht, mehrere Krankenwärter zu überwältigen. Wenn Muskeln durch einen elektrischen Strom stimuliert werden, wirken diese eingebauten Begrenzungen nicht, weshalb die Kontraktionen sehr heftig sein können. Typischerweise fließt der Strom über einen Arm durch den Rumpf und dann durch ein Bein oder beide wieder ab, was beim größten Teil der Muskeln im Körper eine gleichzeitige Kontraktion auslösen kann. Man kann nicht vor­ hersagen, welche Folgen das hat, aber angesichts der Stärke der Bein- und Rückenmuskulatur kann es durchaus sein, daß das Opfer quer durch den Raum geschleudert wird, ohne daß es einen willentlichen Beitrag dazu leistet. Zusammen mit dem unerwarteten Schock eines elektrischen Schlages fühlt sich das nicht an, als wäre man selbst gesprungen, sondern als wäre man weggeschleudert worden. Die Entfernung, über die sich Menschen unbeabsichtigt katapultieren können, kann erstaunlich groß sein. In einem Fall wurde eine Frau auf einem nassen Parkplatz vom Blitz getroffen. Als sie wieder zu sich kam, lag sie zwölf Meter vom Einschlagsort entfernt. In diesem Fall kann jedoch eine gewisse physikalische Kraft gewirkt haben, die von einer Dampfexplosion stammte, als Wasser auf ihrem Körper und in ihrem Aufenthaltsbereich durch den Blitz schlagartig zu kochen begann. Sie hat überlebt, bleibt jedoch aufgrund von Nervenschäden und anderen Verletzungen teilweise behindert. 120

Wenn man wegen eines elektrischen Schocks weggeschleudert wird, treten neben blauen Flecken und anderen Verletzungen als verbreiteter Nebeneffekt auch Muskelschäden auf, die von den extremen Muskelkontraktionen verursacht werden. Dadurch können auch Gelenke und Bindegewebe geschädigt werden. Physiotherapeuten, Chiropraktiker und Osteopathen sollten daher neue Patienten fragen, ob sie je einen Stromschlag abbekommen haben. Wenn man quer durch den Raum geschleudert wird, kann einem das das Leben retten, weil der elektrische Kontakt unterbrochen wird. In anderen Fällen, besonders wenn der Betreffende die Stromquelle in der Hand hält, können sich Arm- und Handmuskeln des Opfers um diese verkrampfen. Sie können nicht mehr loslassen, und wenn niemand eingreift, stirbt das Opfer vielleicht an Herzflimmern oder Elektroschock. Ich erinnere mich an eine vielleicht erfundene Ge­ schichte, wie sich ein Rocksänger unfreiwillig an einem schlecht geerdeten Metallmikrofon festklammerte. Unglücklicherweise war es bei solchen Shows nicht ganz ungewöhnlich, sich in Zuckungen auf dem Boden zu winden, und es dauerte eine Weile, bis einer aus seiner Helfertruppe merkte, daß etwas nicht in Ordnung war, und den Strom abschaltete. R.D. Großbritannien Antwort Es ist interessant, sich zu überlegen, weshalb der Betreffende eher durch den Raum geschleudert wird, anstatt wie gelähmt stehenzubleiben. Das liegt daran, daß manche Muskelgruppen über andere dominieren. Man kann dies mit den muskulären Auswirkungen vergleichen, die man bei Opfern von Schlaganfällen beobachtet: Wenn der Schlaganfall so schwer war, daß die zerebrale Kon­ 121

trolle über eine Seite des Körpers vollständig verlorenging, bleibt der Arm in gebeugter Haltung fixiert (das Handge­ lenk ist angewinkelt, die Finger zeigen auf das Gelenk, und der Ellenbogen ist angewinkelt, wobei der Unterarm den Oberarm berührt). Das Bein bleibt dagegen gestreckt (Knie durchgedrückt, Knöchel gestreckt, so daß die Zehen auf den Boden zeigen). Das kommt daher, daß die Rückenmarksrcflexe ohne zerebrale Kontrolle bei allen Muskelgruppen Aktivität auslösen, was auch beide Komponenten der jeweiligen Beuge- und Streckmuskeln einschließt. Die Dominanz einer der beiden antagonistischen Muskelgruppcn erzeugt den beschriebenen Effekt. Wenn also eine bestimmte elektrische Ladung alle Muskelgruppen gleichzeitig aktiviert, erzeugt das Ungleichgewicht der Beuge- und Streckmuskulatur die erforderliche Kraft, die den Betreffenden durch den Raum schleudert. Ich habe gehört, daß es sicherer sei, einen stromführenden Leiter mit der Rückseite der Hand als mit ihrer Innenseite zu berühren (obwohl das keinesfalls als Empfehlung zu verstehen ist), weil der eventuell nachfolgende Muskelkrampf einen nicht dazu zwingt, das Kabel zu umklammern, was zu einem andauernden Elektroschock führen würde. Die Auswirkungen auf das Herz müßten natürlich auch noch berücksichtigt werden, aber das ist ein anderes Thema. J.P. Großbritannien

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Das zieht einen runter Frage Um dem Schwerefeld der Erde zu entkommen, muß sich ein Raumschiff mit Fluchtgeschwindigkeit bewegen. Warum ist kein langsamerer Aufstieg möglich? Wenn ein mit Raketen angetriebenes Gefährt über ausreichend Schub verfügt, um sein Gewicht in die Höhe zu bringen, sollte es doch sicher irgendwann den Weltraum erreichen? G.D, Großbritannien Antwort Der Begriff der Flucht- oder Entweichgeschwindigkeit bezieht sich einzig und allein auf Flugkörper ohne Antrieb, nicht auf Raketen mit eingeschaltetem Motor. Leider wird das bei den Definitionen der Flucht­ geschwindigkeit in manchen Lehrbüchern nicht hinrei­ chend deutlich gemacht. Ein Raumschiff, das sich mit nied­ riger Geschwindigkeit senkrecht nach oben bewegt, wird am Ende offensichtlich den Weltraum erreichen, wenn es seine Geschwindigkeit beibehält. In der Praxis jedoch geht den Raketen der Treibstoff aus, wodurch sie zu antriebslosen Flugkörpern werden. Wenn sie zu diesem Zeitpunkt noch nicht die Fluchtgeschwindigkeit erreicht haben, können sie dem Schwerefeld der Erde nicht entkommen. P.L. Großbritannien Antwort Ein Raumschiff benötigt Energie, nicht Geschwindigkeit, um das Schwerefeld der Erde zu verlassen. Man kann die Erde beliebig langsam verlassen, vorausgesetzt, man leistet unterwegs genügend Arbeit gegen die Schwerkraft. Angenommen, ein Raumschiff hat auf der Abschuß­ 123

rampe das Gewicht W. Wenn der Schub der Raketen starker ist als dieser Wert, bewegt sich das Raumschiff auf­ wärts. Dabei gewinnt es an Gravitationsenergie. Wenn dieser Energiezuwachs zumindest WR (R ist dabei der Erdradius) erreicht, kann die Schwerkraft das Gefährt nicht wieder zur Oberfläche hinunterziehen. Die am wenigsten effiziente Methode, ein Raumschiff zu starten, besteht dann, die Schubkraft geringfügig größer als das Gewicht zu machen. Das Fahrzeug bewegt sich sehr langsam und hat keinen Treibstoff mehr, ehe es sehr weit gekommen ist. Die wirksamste Strategie besteht darin, das Raumschiff sehr schnell starten zu lassen und ihm kinetische Energie mitzugeben. Dann kann man es den Rest der Strecke antricbslos weiterfliegen lassen, wobei es langsamer wird, während es Gravitationsenergie gewinnt. Das Raumfahrzeug verfügt dann über ausreichend kinetische Energie, wenn es eine Startgeschwindigkeit von mindestens 11 Kilometern pro Sekunde erreicht hat. Die hohe Beschleunigung, die mit einem so schnellen Start verbunden wäre, ganz zu schweigen von der Rei­ bungshitze innerhalb der Atmosphäre, erfordert jedoch eine Kompromißstrategie. Eine konstante Beschleuni­ gung von 30 m/sec2 befördert das Raumschiff innerhalb von etwa 30 Sekunden mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 1 Kilometer pro Sekunde aus der Erdatmosphäre. Etwa fünf Minuten nach dem Start hat die Rakete 1500 Kilometer zurückgelegt und die Fluchtgeschwindigkeit erreicht. Die Gravitation der Erde ist zwar nur um ein Drittel kleiner geworden, aber die Raketenmotoren können jetzt dennoch abgeschaltet werden. M.B. Großbritannien

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Bauchwälzer Frage Warum rollt sich der Space Shuttle der NASA ein paar Sekunden nach dem Start in Florida auf den Rücken? Ich hatte geglaubt, die »richtige Seite nach oben« würde den Astronauten im Notfall helfen. Ich habe die Web-Site der NASA durchgearbeitet, um Informationen hierzu zu erhalten, aber die brachte nichts als endloses Geschwafel und verlor den Punkt am Ende ganz aus den Augen. R. L. Großbritannien Antwort Die Raumfähre dreht sich erst, wenn sie das Startgerüst hinter sich gelassen hat. Dann rollt sie so herum, daß der Angriffswinkel zwischen anströmender Luft und der Verbindungslinie zwischen vorderer und hinterer Tragflächenkante einen leicht negativen Wert annimmt. Damit erreicht man einen geringfügigen Abtrieb, der die Belastung der Struktur verringert. Es ist wichtig, die Tragflächen in dieser Weise zu entlasten, da sie zu den empfindlichsten Teilen des Raumfahrzeugs gehören. Infolge der Drehung kann die Fähre in ihrer neuen Lage entweder eine größere Masse in die Umlaufbahn tragen, mit derselben Masse eine höhere Umlaufbahn erreichen oder ihre Umlaufbahn auf eine höhere oder niedrigere Inklination ändern, als das ohne diese Rollbewegung möglich wäre. Die gedrehte Lage ermöglicht es der Mannschaft zu­ dem, ein weniger kompliziertes Flugmanöver zu fliegen, wenn sie eines der gefährlicheren Manöver durchführen muß, beispielsweise die »Rückkehr zum Startort«, und außerdem verbessert sie die Qualität der Funkverbindung zwischen Kontrollstation und Shuttle. Überdies kann die Mannschaft so den Horizont sehen, 125

was bei der Steuerung jeglichen Fluggeräts hilfreich, wenn auch nicht zwingend erforderlich ist. Schließlich ist die Raumfähre dadurch auch noch so aus­ gerichtet, daß ihr Rumpf in einem flacheren Winkel zum Boden fliegt, wobei die Nase gewöhnlich nach Osten weist. In dieser Richtung gewinnt das Fluggerät wegen der Erdumdrehung zusätzliche Geschwindigkeit auf dem Weg in die Umlaufbahn. All das wirft die naheliegenden Fragen auf: Warum richtet man die Startrampe nicht von Anfang auf diese Flug­ lage aus, und warum muß die Fähre eine Rollbewegung vollziehen, um sie zu erreichen? Nun, die Startrampen stammen noch aus der Zeit der Apollo-Starts zum Mond, und damit man keine neuen Rampen bauen mußte, muß der Shuttle in die alte Konfiguration passen, bei der die Flammen der Raketenmotoren über zwei getrennte Kanäle abgeleitet werden: einen für die Abgase der Feststoffraketen, den anderen für die Abgase des Hauptantriebs der Raumfähre. G. C. USA

Durchgesackt Frage Als ich kürzlich von New York nach Cleveland flog, sackte das Flugzeug während eines Gewitters plötzlich ab. Sowohl der Flugbegleiter als auch meine Brille schossen in Richtung Kabinendecke. Dann fing sich das Flugzeug genauso schnell mit einem lauten Knall, und der Flugbegleiter fiel auf die Fluggäste herunter. Wie konnten wir so viel schneller fallen, als das nur unter dem Einfluß der Schwerkraft möglich gewesen wäre, wie der vorübergehend freischwebende Flugbegleiter gezeigt hat? Ge­ 126

schieht so etwas oft? Wie kam es, daß wir uns so abrupt wieder fingen (scheinbar härter als beim Aufsetzen auf einer festen Landebahn)? Und wie weit kann ein Flugzeug fallen, ehe es zu zerbrechen beginnt? A. L.P. Großbritannien Antwort Beim gleichmäßigen Geradeausflug ist die vom Flugzeug erzeugte Auftriebskraft genauso groß wie sein Gewicht. Der größte Teil des Auftriebs wird dabei von den Tragflächen erzeugt, die in einem bestimmten (spitzen) Winkel zur anströmenden Luft stehen. Wenn dieser Winkel größer wird, erzeugt das Flugzeug eine Auftriebskraft, die größer ist als sein Gewicht, weshalb es aufsteigt. Eine Verkleinerung dieses Winkels erzeugt eine geringere - oder negative - Auftriebskraft, und das Flug­ zeug sinkt. Wenn ein Flugzeug in Turbulenzen fliegt, kann es in Bereiche gelangen, in denen die Luft schnell absinkt oder steigt. Die Luftbewegung vor dem Flugzeug ändert den Anströmwinkel und damit den erzeugten Auftrieb. Als Passagier erleben Sie das als eine Reihe unangenehmer Stöße. Wenn man auf einen besonders ausgeprägten Abwind trifft, können die Tragflächen einen negativen (abwärts gerichteten) Auftrieb erzeugen. Das Flugzeug geht dann in eine nach unten führende Flugkurve über, mit der ein Manöver beginnt, das Kunstflieger als Außenlooping bezeichnen. Dabei erfahren Objekte innerhalb des Flugzeugs eine negative Beschleunigung und werden in Richtung Kabinendach gezogen. Solchen starken Abwinden folgen jedoch häufig ebenso starke Aufwinde, und so wird das Flugzeug wahrscheinlich rasch in einen Flug mit positivem Auftrieb zurück­ 127

kehren. Dabei ist oft ein lauter Knall zu hören, wenn die Struktur des Flugzeugs sich wieder ausrichtet. Große Flugzeuge werden heute nach den Normen der Joint Airworthiness Reqmrements QAR; Gemeinsame Zulassungsbestimmungen der JAA), Teil 25, konstruiert. Diese legen fest, daß ein Flugzeug eine vertikale Windböe von 17 m/sec überstehen muß, ohne daß die Belastungsgrenzen der Flugzeughülle überschritten werden. Für ein typisches großes Passagierflugzeug liegen diese Grenzen zwischen + 3,8 g und -1 g, wobei g die Erdbeschleunigung ist. Die JAR legen auch fest, daß ein Flugzeug ein Aufsetzen auf den Boden mit einer Sinkgeschwindigkeit von 3m/ sec überstehen muß. Das bedeutet, daß ein gut konstruiertes Flugzeug zerbrechen würde, wenn es aus einer Hohe von weniger als einem halben Meter auf eine harte Oberfläche aufschlagen würde. Glücklicherweise sind die meisten Piloten imstande, mit einer Sinkgeschwindigkeit von erheblich weniger als 0,5 m/sec aufzusetzen. B.C. Universität Bath, Großbritannien

Antwort Da Turbulenzen ein verbreitetes Problem darstellen, das an einer (geringen) Anzahl von Verletzungen bei Flugbegleitern und Passagieren schuld ist, haben alle modernen Flugzeuge ein Wetterradar, das den Piloten warnt, wenn er auf Regengebiete und Gewitter zufliegt. Moderne Flugzeuge und wichtige Flughäfen verfügen über eine Einrichtung, mit der sich Scherwinde voraussagen lassen. Dadurch erfährt der Pilot genau, wo er mit schweren Abwinden zu rechnen hat. T.B. Frankreich

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Antwort Die beiden vorangehenden Antworten gehen nicht oder nur unzureichend auf die Frage ein, weshalb ungesicherte Objekte (wie der Steward und die Lesebrille) eine scheinbar »negative« Beschleunigung zur Kabinendecke erfahren, wenn ein Flugzeug sehr schnell absackt. Eine solche negative Beschleunigung würde auf eine »Levitation« hinauslaufen (die eigentlich nur in kirchlichen Kreisen für möglich gehalten wird). Tatsächlich erfährt in einem solchen Fall lediglich das Flugzeug und alles, was fest mit ihm verbunden ist, zum Beispiel die angeschnallten Passagiere, eine Beschleunigung, mit der es aus der vorher geradlinigen Flugbahn mehr oder weniger abrupt in eine abwärtsgerichtete Kurve gelenkt wird. Der nicht angeschnallte Flugbegleiter wird von dieser Kraft zunächst nicht erfaßt und fliegt aufgrund der Trägheit seiner bewegten Masse in einer flachen parabolischen Kurve einer Wurfparabel - weiter, bis das Flugzeug abgefangen wird und er unsanft auf den Boden der Tatsachen zurückkehrt. Man könnte sich das Prinzip annähernd dadurch veran­ schaulichen, daß man im Selbstversuch eine Fahrt mit einer modernen Achterbahn macht. Allerdings ist drin­ gend davon abzuraten, das Experiment zu übertreiben und am Scheitelpunkt der Bahn (oder überhaupt) den Sicherheitsbügel zu öffnen: Man fliegt zwar, wie der Flugbegleiter, in einer Wurfparabel weiter, aber ohne Kabinendach ist nicht gewährleistet, daß man anschließend auch wieder in seinem Sitz landet... H.R. Deutschland

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Reichweite Frage Wenn man auf der Autobahn merkt, daß der Sprit knapp wird: Mit welcher Geschwindigkeit und welchem Gang kann man die längste Strecke pro Liter Treibstoff erzielen, damit man noch bis zur nächsten Tankstelle kommt? J.F. Großbritannien Antwort Auf der Autobahn beeinflußt die Geschwin­ digkeit den Treib Stoff verbrauch in zweierlei Weise: durch Energieverluste aufgrund der Reibung einzelner Bauteile und durch Energieverluste aufgrund des Luftwiderstands. Als Anteil des Gesamtenergieverlusts verhält der Verlust aufgrund der Komponentenreibung sich umgekehrt pro­ portional zur Geschwindigkeit, während der Verlust auf­ grund des Luftwiderstands der Geschwindigkeit direkt proportional ist. Obwohl auch noch andere Faktoren wie das Gefälle der Strecke eine Rolle spielen, erreicht man den sparsamsten Treibstoffverbrauch dadurch, daß man als Kompromiß eine Geschwindigkeit findet, bei der diese Verluste auf ein Minimum reduziert sind. J. W. Großbritannien

Antwort Die besten Werte erreicht man, wenn man das höchste Übersetzungsverhältnis wählt und dann mit der niedrigsten Geschwindigkeit fährt, die in diesem Gang möglich ist, ohne den Motor zu quälen. Wenn man zwischen 65 und 100 km/h die Geschwindigkeit steigert, kommt es zu einer annähernd linearen Abnahme der pro Liter Treibstoff zurückgelegten Strecke. Daher verbraucht 130

man desto weniger Treibstoff, je langsamer man fährt. Das größte Übersetzungsverhältnis liefert bei einem Minimum von Motorumdrehungen die größte Anzahl von Radum­ drehungen. N.H. Großbritannien Antwort Die Teilnehmer bei Benzinspar-Wettbewerben verwenden den höchsten Gang und die niedrigste zulässige Geschwindigkeit. Das reduziert die Reibungskräfte und vermeidet Verschwendung des Energieanteils, der lediglich dafür gebraucht wird, die Massen der Maschine und der Kraftübertragung in Drehung zu halten. Die Regeln solcher Wettbewerbe verbieten es jedoch, im Leerlauf zu fahren, und man muß eine durchschnittliche Mindestgeschwindigkeit einhalten. Ohne diese Beschränkungen fährt man am sparsamsten, wenn man eine Mindest- und eine Höchstgeschwindigkeit wählt (vielleicht 65 und 95 km / h) und mit Vollgas von der unteren auf die höhere Geschwindigkeit beschleunigt, dann das Auto im Leerlauf rollen läßt, bis es wieder die langsamere Geschwindigkeit erreicht hat, worauf man wieder beschleunigt und diesen Vorgang während der gesamten Fahrt wiederholt. Dabei arbeitet der Motor dann immer mit der höchsten Leistungsausbeute. Die beiden gewählten Geschwindigkeiten hängen in einem gewissen Umfang vom Reibungskoeffizienten ab (den man entscheidend senken kann, wenn man die Reifen sehr hart aufpumpt) und von dem Bereich, in dem der Motor sein maximales Drehmoment entwickelt. Dabei sollte man stets sacht auf das Gaspedal drücken, da bei einem ra­ schen Niedertreten zusätzlich Kraftstoff angesaugt bzw. eingespritzt wird, der das Gemisch unnötig anreichert. Ich habe diese Methode (auf langen Nachtfahrten, wenn die 131

Straßen leer waren) ausprobiert; man kann damit bis zu 40 Prozent Kraftstoff sparen. G.S. Großbritannien

Antwort Wie weit man mit einem Auto kommt, dem der Sprit ausgeht, hängt von der Motorgröße, der Geschwindigkeit und der Kraftstoffart ab. Bei folgenden Werten ist der Verbrauch optimal: Dieselmotor von 1600 ccm bei 60 km/h; Benzinmotor von 1600 ccm bei 70 km/h; Benzinmotor von 1300 ccm bei 80 km/h. Bei all diesen Kombinationen ist der größte Gang am besten; die Geschwindigkeiten gelten für Motoren in perfektem Zustand. Zusätzlicher Luftwiderstand wie von Koffern oder Fahr­ rädern auf dem Dach wird die optimale Geschwindigkeit eher senken. L.H. Großbritannien Antwort Wenn man mit konstanter Geschwindigkeit fährt, erreicht man bei minimalem Tempo den niedrigsten Verbrauch. Fahrer bei Verbrauchsmarathon-Wettbewerben nutzen ein System namens »Rollen - Beschleunigen - Rollen«, manchmal auch »Sägezahntechnik« genannt. Man be­ schleunigt im vierten Gang auf 30 km/h, unterbricht die Zündung und legt den Leerlauf ein. Wenn die Geschwindigkeit auf 8 bis 12 km/h abgesunken ist, startet man den Motor erneut und wiederholt den Vorgang. Dieses Verfahren sollte man nicht anwenden, wenn das Lenkradschloß einrastet, sobald man die Zündung abschaltet. J.M. Argentinien

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Antwort Sorgfältige Bewertung des vor einem liegenden Straßenabschnitts, zusammen mit Maßnahmen wie starker Beschleunigung, wenn es bergab geht, und Gaswegnehmen, wenn es aufwärts geht, können die Reichweite um bis zu zehn Prozent erhöhen. Darüber hinaus kann jemand, der über das notwendige Maß an Kühnheit/ Dummheit verfügt, sich in ein paar Metern Abstand hinter ein größeres Fahrzeug hängen, um so den Luftwiderstand zu verringern. Er sollte bloß darauf achten, daß es nicht mein Auto ist. K..J.S. Großbritannien Probieren Sie die in den letzten drei Zuschriften genannten Techniken nicht auf öffentlichen Straßen aus. - Die Red.

Schwarzsehern in die Röhre geguckt Frage Wie arbeiten die Ortungsfahrzeuge der GEZ (Gebühreneinzugszentrale)? Em Fernsehgerät ist ein Empfänger, der also sicherlich wenig elektromagnetische Strahlung aussendet und deshalb kaum von anderen Elektrogeräten zu unterscheiden sein dürfte. Strahlen Fernsehempfänger ein eigenes Erkennungssignal ab? Oder sind die Ortungsfahrzeuge nur eine Art Vogelscheuche, mit der man uns erschrecken will, damit wir unsere Fernsehgebühren bezahlen? A.C. Großbritannien

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Antwort Der Fragesteller hat recht, wenn er annimmt, daß einige Ortungsfahrzeuge nur Attrappen sind. Die anderen aber können Fernsehgeräte recht genau orten. Fernsehgeräte senden mehrere Arten elektromagnetischer Wellen aus, die man mit entsprechender Empfangsausrüstung auffangen kann. Ein eingeschaltetes Fernsehgerät verhält sich wie ein schwacher Sender, da sowohl der Empfänger als auch bestimmte Schaltkreise Strahlung emittieren. Die Antenne des Ortungsfahrzeugs ist eine sehr genau ein­ stellbare Richtantenne, weshalb man einen mutmaßlichen Schwarzseher schnell einkreisen kann. F. O'B. Großbritannien

Antwort Wie die meisten Radioempfänger sind auch Fernsehgeräte superheterodyne Empfänger, in denen das ankommende Hochfrequenzsignal mit dem Signal eines örtlichen Oszillators gemischt wird, damit man ein Signal von festgelegter niedriger Frequenz - die Zwischenfre­ quenz - erhält. Diese wird verstärkt, gefiltert und korrigiert, damit die signalverarbeitenden Schaltkreise nicht jedesmal neu abgestimmt werden müssen, wenn man verschiedene Sender empfängt; man kann sie außerdem so auslegen, daß man ein sehr genaues Frequenzprofil sowie eine hohe Abschirmung gegenüber Signalen außerhalb des Frequenzbandes erzielt. Im Fall eines Fernsehgeräts ermöglicht die Zwischenfrequenz eine exakte Trennung der Ton-, Bild- und Farbsignale. Nur die erste Empfängerstufe muß ein sehr hochfrequentes Signal mit breitem Spektrum aufnehmen, und nur der eingebaute Oszillator muß abgestimmt werden, wenn man verschiedene Sendekanäle empfangen will. Er wird auf die Kanalfrequenz plus der Zwischenfrequenz abge­ 134

stimmt, und der Mischer erzeugt die Unterschiedsfrequenz, die gleich der Zwischenfrequenz ist. Unsere (englischen) Fernsehgeräte empfangen Signale im UHF-Band von 470 bis 860 Megahertz, und ihre eingebauten Oszillatoren arbeiten zwischen 510 und 900 MHz, um eine Zwischenfrequenz von 39,5 MHz zu erzeugen. Obwohl man sehr viel Sorgfalt darauf verwendet, die Schaltkreise der eingebauten Oszillatoren und Mischer abzuschirmen und die Antenne vom Mischer zu trennen, wird einiges von diesem Signal abgestrahlt - vorwiegend von der Antenne - und kann von den Ortungsfahrzeugen aufgespürt werden. Da die Frequenz des eingebauten Oszillators immer um 39,5 MHz über der des empfangenen Kanals liegt, kann man in dem Ortungsfahrzeug sogar angeben, welchen Sender man gerade eingeschaltet hat. Auch auf anderen Frequenzen macht ein Fernsehgerät ziemlich viel »Lärm«: Ein Teil des Signals der Zwischen­ frequenz dringt nach außen, und auch die Zeit-Ablenkspulen emittieren beträchtliche Strahlung. Sie werden durch ein gepulstes Signal von 14,625 Kilohertz gesteuert und sprühen somit charakteristische Oberschwingungen höherer Frequenz in den Äther (größtenteils in Form magnetischer Signale von geringer Reichweite), die man leicht mit einem Langwellenempfänger in der Nähe des Fernsehers aufspüren kann. A. W. Großbritannien

HAUSHALTS­ WISSEN­ SCHAFT

Höllengestank Frage Warum stinken Abfalltonnen, egal was drin ist, immer gleich? R.P. Großbritannien Antwort Der Gestank wird höchstwahrscheinlich von Bakterien und Pilzen erzeugt, die sich von organischen Stoffen im Abfall ernähren. Besonders auffällig wird er, wenn die Tonne an einem warmen und feuchten Ort steht. Der Gestank wird nicht immer genau derselbe sein, dürfte aber stärker von den verschiedenen Organismen abhängen als von der Art der Nahrung, die sie konsumieren. Der Geruch des Penicillin-Schimmels, der auf einer Orangenschale wuchert, unterscheidet sich in keiner Weise von dem, der in einer Laboratoriumskultur wächst: Er ist stechend, eigentümlich und weit verbreitet. Bei Analysen von Haushaltsabfällen hat man sehr krankmachende Bakterien entdeckt, darunter Pasteurella pestis, den Erreger der Beulenpest. Man sollte also nicht allzu intensiv schnüffeln. C. O'D. Großbritannien Antwort Ich habe über die Frage nachgedacht, während ich den Müll raustrug, und dabei festgestellt, daß Mülltonnen nicht alle gleich stinken. Ein Müllsack mit Speiseresten, der nicht unerreichbar in einer Mülltonne liegt, wird unweigerlich von den Katzen der Gegend aufgerissen, während ein Sack ohne Nahrungsreste unberührt bleibt. Es scheint also, daß Müllsäcke, auch wenn sie für uns Menschen gleich riechen, für Katzen erkennbare Unterschiede aufweisen. 139

Soweit sie ähnlich riechen, dürfte das daran liegen, daß sie jeweils ähnliche Dinge enthalten. Gartenabfälle riechen je­ doch anders als beispielsweise Küchenabfälle und die wiei,,, derum anders als Abfälle aus dem Badezimmer. S.R. Großbritannien

Zwiebelkrise Frage "Welcher Reizstoff ist dafür verantwortlich, daß die Augen tränen, wenn man Zwiebeln schneidet? Gibt es eine Möglichkeit, das zu vermeiden? S.M. Großbritannien Antwort Sowohl Zwiebeln als auch Knoblauch enthalten Derivate schwefelhaltiger Aminosäuren. Wenn man eine Zwiebel schneidet, wird eine dieser Verbindungen, das S-1-Propenylcystein-Sulfoxid, durch ein Enzym gespalten und bildet das flüchtige Propanthial-S-Oxid, das den Reizstoff darstellt bzw. uns zu Tränen rührt. Wenn der Reizstoff mit Wasser - in diesem Fall mit dem der Augen - in Berührung kommt, hydrolisiert er zu Pro­ panol, Schwefelsäure und Schwefelwasserstoff. Die Augen versuchen dann tränenreich, die Säure auszuschwemmen. Es sind jedoch eben diese Schwefelverbindungen, wegen deren Aroma man Zwiebeln in der Küche verwendet. Um tränende Augen beim Zwiebelschneiden zu vermei­ den, würde ich eine der folgenden Methoden vorschlagen: Man verwendet keine Zwiebeln mehr (dann entgeht einem aber der gute Geschmack); man trägt eine Taucherbrille (damit würde man allerdings ein wenig seltsam aussehen); man schneidet die Zwiebel unter Wasser (dabei wäscht 140

man einiges von ihrem Aroma aus); man wäscht die Zwiebel vor dem Schneiden und hält sie dann feucht. B. E. Großbritannien Antwort Beim Versuch, den Tränenfluß der Augen ab­ zuschwächen, muß man dem Reizstoff möglichst viel Zeit geben, sich zu verflüchtigen, ehe er mit den Augen in Berührung kommt. Eine naheliegende Methode besteht darin, so weit von der Zwiebel entfernt zu stehen, wie die Arme es zulassen. Es hilft auch, wenn man sich nicht über die Zwiebel beugt, sondern sich von ihr wegbiegt. Ein weiteres Verfahren, die Reizstoffmenge zu verringern, die bei den Augen ankommt, besteht darin, durch den Mund zu atmen. Anstatt einen Luftstrom zu erzeugen, der durch die Nase und weiter zu den Augen verläuft und den Reizstoff mitbringt, gelangt die Luft beim Einatmen durch den Mund auf direktem Weg in die Lunge oder wird beim Ausatmen vom Gesicht weggeblasen. Damit man auch zuverlässig durch den Mund atmet, sollte man einen Löffel zwischen den Zähnen festhalten. So hat die Luft Platz, um ein- und wieder ausströmen zu können, und wenn wir den Mund offen haben, atmen wir bevorzugt durch ihn und nicht durch die Nase. Ich finde es am besten, wenn man den Löffel mit der Oberseite nach unten hält, obwohl ich nicht weiß, welchen wissenschaftlichen Grund das haben könnte. C.B. Großbritannien Antwort Ich habe herausgefunden, daß Kontaktlinsen Augenirritationen beim Zwiebelschneiden verhindern. E.D. Großbritannien 141

Antwort Man sollte eine Zitronenscheibe unter die Oberlippe klemmen, während man schneidet. Man sieht damit nicht besonders attraktiv aus, aber es verhindert, daß die Augen tränen. S.R. Großbritannien

Antwort Eine überraschende Lösung des Problems besteht darin, ein paar Sekunden lang kaltes Leitungswasser über die Handgelenke laufen zu lassen, sobald man unangenehme Empfindungen verspürt. Ausprobieren! Es funktioniert, ich weiß aber nicht, warum. Y.P. Griechenland Antwort Es ist bekannt, daß der zu Tränen reizende Stoff über die Nase zu den Tränendrüsen gelangt. Die Volksmedizin weiß, daß Nasenbluten aufgrund geplatzter Blutgefäße in den Nasenschleimhäuten oft durch eine schnelle Abkühlung gestoppt werden kann. Daher stammt auch die Methode, einen kalten Schlüsselbund an den Rücken des Patienten zu drücken. Es spricht viel dafür, daß dieser gefäßverengende Effekt nicht nur die Bewegung des Blutes, sondern auch von Reizstoffen wie Zwiebelgeruch stoppt. Manche Leser dürften es unpraktisch finden, Zwiebeln zu schälen, während ihnen Wasser über die Arme läuft. Eine Wäscheklammer auf der Nase oder zwei kleine Stopfen aus Küchenkrepp in den Nasenlöchern bieten sich als Alternative an. E.B. Großbritannien

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Klassenfrage: Geschüttelt oder gerührt? Frage Viele Leute empfehlen, Rotwein atmen zu lassen, ehe man ihn trinkt, weil das den Geschmack verbessert. Auch auf die Gefahr, als Banause zu erscheinen: Geht das nicht schneller, wenn man ihn in einen Cocktailshaker gießt, zehn Sekunden lang schüttelt und die Blasen entweichen läßt? C.J. Großbritannien

Antwort Man läßt den Wein atmen, damit seine flüchtigen Aromastoffe zu verdampfen beginnen und wir so sein Bouquet genießen können. Wenn man einen Drink schüt­ telt, ist das etwas ganz anderes. Ein geschütteltes Getränk nimmt Gas auf; so kann der Sauerstoff mit möglichst vielen Anteilen der Flüssigkeit in Kontakt kommen. Diese oxidierte Flüssigkeit liefert einen ganz anderen Ge­ schmack. Bei manchen Getränken ist das sicher erfreulich. Wenn man jedoch Wein oxidieren läßt, erhält man Essig, was vermutlich nicht der Geschmack ist, den man sich wünscht. Es gibt also einen nachvollziehbaren Grund, einen Drink »geschüttelt, nicht gerührt« zu servieren oder auch umgekehrt, je nachdem, was sich in dem Glas befindet. P.M.

Universität Saloniki, Griechenland

Antwort In den letzten Jahren haben sich die Gründe, die man für das Dekantieren von Rotwein vorbringt, geändert. Das hegt an zwei Entwicklungen: einmal an der Technik der Weinherstellung und zum anderen an den Geschmacksrichtungen der Weine. 143

Ursprünglich hat man Rotwein dekantiert, um ihn von ausgefällten Teilchen organischer Verbindungen, Ansammlungen von Weinstein, Tanninen, Mikropartikeln aus dem gepreßten Traubensaft und den während der Reife gebildeten Eiweißstoffen zu trennen. Da diese Teilchen klein bis winzig sind und ihre Dichte nicht wesentlich über der des Weines liegt, werden sie nach Stokes Gesetz nur äußerst langsam zu Boden sinken, wenn sie durch unachtsames Schütteln der Flasche aufgewirbelt worden sind. Das ist der Grund für den Einsatz jener großartigen mechanischen Dekantiermaschincn, die ein präzis gesteu­ ertes Kippen der Flasche erlauben, damit keine Partikel aufgewirbelt werden. Ein ganz anderer Grund für das Dekantieren des Weines ist das Lüften, mit dem die Freisetzung der sekundären Bestandteile seiner Blume (der flüchtigen Aromastoffe, Anm. d. Ü.) beschleunigt werden soll. Während herkömmliche alte Weine durch intensives Lüften eher einige ihrer Ge­ ruchsstoffe verlieren und schnell schal werden dürften, bewirkt das Belüften jüngerer Weine eine Entwicklung des Geschmacks, ebenso bei Weinen, die in Eichenfässern ge­ reift sind, was mit einer anderen Gewichtung primärer und sekundärer Aromen verbunden ist. In Italien, wo viele fortschrittliche Winzer mit neuen Rebsortenmischungen und Anbaumethoden experimentieren, läuft das Dekantieren oft darauf hinaus, daß man den Inhalt einer Flasche mit Schwung in einen Dekanter gießt und dabei eine Menge regelloser Verwirbelungen erzielt, bei denen Luft und Wein intensiv durchmischt werden. In den Händen eines perfekten SommeKers kann dieser Vorgang außerordentlich spektakulär aussehen. Als logische Folge dieser Begründung für das De­ kantieren sind manche italienischen Glasdekanter stark abgeflacht, damit die Grenzfläche zwischen Luft und 144

Wein möglichst groß ist und zusätzliche Belüftung erlaubt. O.S. Schweiz Antwort Es herrscht allgemeine Übereinstimmung, daß man Rotwein bei Zimmertemperatur trinken sollte, und da er häufig in relativ kühlen Räumen oder an kühlen Orten (in Fußbodennähe) aufbewahrt wird, ist es der wichtigste Aspekt des sogenannten Atmens, daß der Wein angewärmt wird. In Großbritannien ist die Raumtemperatur jedoch oft recht niedrig, und Rotwein schmeckt gewöhnlich am besten, wenn man ihn mit etwa 30 °C trinkt. Wenn man eine Flasche Rotwein für 50 bis 60 Sekunden auf hoher Stufe in die Mikrowelle stellt, erhält man den gewünschten Effekt, ohne den Wein vor dem Genuß atmen lassen zu müssen man sollte aber nicht vergessen, vorher die Kapsel und den Korken zu entfernen. Wenn man den Wein statt dessen in einem Cocktailshaker schüttelt, erhält man eine Reihe ver­ schiedener Oxidationsprodukte einschließlich Essig, was den Geschmack beeinträchtigt. M. V.W. Großbritannien Nur Chemiker trinken Wein mit einer Temperatur von 30 °C. Unsere Weinexperten empfehlen, ihn bei einer Temperatur von etwa 17 °C zu genießen. - Die Red.

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Sahnehäubchen

Frage Eine der empfohlenen Arten, den Likör Tia Maria zu sich zu nehmen, besteht dann, ihn durch eine dünne Sahneschicht zu trinken. Wenn man die Sahne etwa zwei Millimeter hoch auf die Oberfläche des Getränks gießt und das Ganze etwa zwei Minuten stehen läßt, wird die Oberfläche von einer Anzahl ringförmiger Zellen durchbrochen. Diese Zellen entwickeln eine schnelle, kreisende Bewegung, die sogar anhält, wenn man ein wenig Tia Maria durch die Sahneschicht nippt. Wie und warum entstehen diese Zellen, und woher beziehen sie ihre Energie? G.S. Großbritannien Für diesen erstaunlichen Effekt hat kein einziger Leser eine Erklärung angeboten. »Schnelle, kreisende Bewegung« wird allerdings der Folge von Eruptionen nicht gerecht, die die Oberfläche der Sahne in Wallung bringen, wenn der Likör sie von unten durchbricht. Nehmen Sie sich eine Fla­ sche und staunen Sie. Dann sollten Sie darüber nachden­ ken, weshalb das abläuft. Wenn man die Oberfläche der Sahne mit einem Cocktailspieß durchstößt, kann man zusätzliche Ringe erzeugen. Man kann die Aktivität wieder in Gang setzen, wenn man von der Sahne abtrinkt. Zusätzliche Daten, die wir im Büro des New Scientist gewonnen haben, können vielleicht helfen. Was ist die Voraussetzung für diesen Effekt? Die Dichte der Flüssigkeit muß so hoch sein, daß eine Schicht Sahne auf ihr schwimmt. Wenn man Wasser oder reinen Gin nimmt, sinkt die Sahne einfach auf den Grund des Glases. Wenn man statt Tia Maria Schwarzen Johannisbeersaft verwendet, schwimmt die Sahne nur bewegungslos obenauf, und es bilden sich keine ringförmigen Zellen. 146

Vorausgesetzt, die Flüssigkeit enthält viel Alkohol und ist von hoher Dichte, funktioniert es fast mit jeder Mischung. Gin mit Sojasauce ist besonders wirkungsvoll - nach dem Eingießen der Sahne erscheinen die Zellen innerhalb von Sekunden, wenn auch der Geschmack erheblich zu wünschen übrigläßt. Könnte es sein, daß die Fettmoleküle der Sahne und die Moleküle des Alkohols im Likör sich nicht mischen und an der Oberfläche der Flüssigkeit eine wilde Schlacht aufführen? Erscheinen diese Zellen in Form eines Schmalzkringels, weil ein toroider Körper die Oberfläche in der Umgebung eines Loches minimiert? Was geschieht eigentlich genau zwischen dem Fett und dem Alkohol? Und wieso kann die Zirkulation so lang aufrechterhalten werden? Alle Zuschriften, die wir in einer der künftigen Ausgaben des New Scientist hierzu abdrucken, bringen dem jeweiligen Verfasser eine Flasche Tia Maria ein. - Die Red.

Verfärbte Gläser

Frage Warum werden Kristallgläser trüb, wenn man sie in der Geschirrspülmaschine wäscht, und kann man den Prozeß rückgängig machen? G. McK.

Antwort Da die meisten Maschinenspülmittel alkalisch sind, werden Kristallgläser in der Geschirrspülmaschine trüb. Der hohe pH-Wert löst einen oder mehrere Bestandteile des Glases heraus, was auf der Oberfläche mikroskopisch kleine Krater erzeugt. Soweit ich weiß, gibt es dagegen kein Mittel. D. T.

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Antwort Kristallgläser sind so klar, weil ihre Oberfläche außerordentlich glatt ist. Dafür können sie aber weicher sein als billigere Gläser. Viele Maschinenspülmittel und -flüssigkeiten enthalten Scheuerpulver; sie können den Gläsern viele winzige Kratzer zufügen und so deren Glanz abstumpfen. Leider ist dieser Effekt nicht rückgän­ gig zu machen. Wenn man es verhindern will, sollte man entweder ein Spülmittel ohne scheuernde Bestandteile verwenden oder, Schrecken aller Schrecken, die Gläser von Hand spülen. S. W. Großbritannien Antwort Kristallgläser werden trüb, wenn man sie in der Geschirrspülmaschine wäscht, weil das stark alkalische Spülmittel ihre Oberfläche angreift und aufrauht. Glas besteht aus einem dreidimensionalen Netz von Silizium­ dioxid, in dessen Lücken wie bei einem Rosinenkuchen verschiedene Metallionen eingebaut sind. Bei gewöhnlichen Gläsern sitzen in diesen Lücken Natrium- und Kalziumio­ nen. Bei Bleikristall sitzen dort zusätzlich oder ausschließlich Bleiionen. Das Spülmittel löst diese Ionen heraus und bildet Hydroxide, und das ist für den Ätzvorgang verantwortlich. Gläser mit hohem Bleigehalt sind für diese Ät­ zung besonders empfindlich und sollten stets mit der Hand und mit Seife oder einem milden Mittel gespült und mit einem Tuch getrocknet werden. Baumwoll- oder Leintücher polieren das Glas ein wenig, wie Barkeeper oft vorführen. Der Verlust an Metallionen kann durch einen Ionenaustausch rückgängig gemacht werden; dazu legt man die Gläser in ein Bad aus geschmolzenen Salzen mit den entsprechenden Ionen. Um den Glanz wiederherzustellen, ist jedoch kein Io­ 148

nenaustausch nötig. Man kann ihn auch durch chemisches oder mechanisches Polieren auffrischen. Beim chemischen Polieren verwendet man gepufferte Flußsäure, was allerdings umfangreiche Sicherheitsvorkehrungen erfordert, da sie böse Verbrennungen, Erblinden, chronische Krankheiten und sogar den Tod verursachen kann. Beim mechanischen Polieren verwendet man Ceriumoxid, das erheblich sicherer ist. Dabei wird ein Pulver mit einer Korngröße im Mikrometerbereich mit Wasser angeschlämmt und mit Hilfe einer Polierscheibe aus Wolle über die Oberfläche der Gläser gerieben. Die Polierscheibe wird von einer kleinen Schleifmaschine angetrieben; man sollte mit niedriger Geschwindigkeit und geringem Druck arbeiten, damit die Gläser nicht überhitzt werden und/oder brechen. R.E. USA

Klebriges Problem Frage Weshalb wird Klebeband, wenn man es rasch (mit etwa 10 Millimetern pro Sekunde) von der Rolle abzieht, fast durchsichtig, aber undurchsichtig, wenn man es langsam (mit 1 Millimeter pro Sekunde) abrollt? Bei schnellem Abziehen bleibt eine deutlich sichtbare Linie auf dem ansonsten klaren Band zurück, wenn man die Bewegung kurz unterbricht. Kann mir das jemand erklären? D.H. Großbritannien

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Antwort Das unterschiedliche Verhalten läßt sich durch die Reaktion der Klebeschicht auf die Geschwindigkeit, mit der man das Band abzieht, erklären. Bei langsamem Abziehen bildet der Klebstoff zwischen den beiden Bandabschnitten langgezogene Fäden, die dann abreißen und auf das Band zurückschnellen; dabei erzeugen sie eine undurchsichtige, rauhe Oberfläche. Diese Fäden kann man mit bloßem Auge oder einer Lupe sehen. Wenn man dagegen mit höherer Geschwindigkeit ab­ rollt, können die gerade gebildeten Fäden sich nicht in die Länge ziehen, sondern reißen sehr viel früher und erzeugen so weniger Störungen auf der Klebeschicht. Das liegt an der elastischen Zähigkeit des Polymers, aus dem der Klebstoff besteht. Dieses Material besitzt eine zähe Komponente, die ihm einige der physikalischen Eigenschaften von Sirup verleiht. Dazu kommt eine elastische Komponente, durch die es sich wie ein Feststoff-wie zum Beispiel das Metall in einem Draht - verhält. Wenn man Sirup zieht, bildet er lange Fäden, die fast nie reißen, während ein Metalldraht nur relativ wenig in die Länge gezogen werden kann, ehe er reißt. Bei langsamem Ziehen verhält sich der Klebstoff eher wie Sirup, wenn man schnell abrollt, dagegen wie der Metalldraht. Letztlich hängt das Verhalten von der Zeit ab, die vergeht, bis sich die Bindungen auf der molekularen Ebene lösen. Da bei der Betrachtung von molekularen Bewegungen die Zeit in gewisser Weise der Temperatur entspricht, ist es interessant, was geschieht, wenn man das Band im Gefrierfach abkühlt. Nun erzeugt das langsame Abziehen einen sehr viel durchsichtigeren Bereich. Da die langkettigen Moleküle nicht genug Zeit haben, sich abzulösen, reißt der Klebstoff auf spröde Weise. S.H. Großbritannien

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Auf die Flasche hauen Frage Wenn man die Schutzfolie von einer vollen Weinflasche entfernt und den Flaschenboden auf einen festen Gegenstand wie zum Beispiel einen Baumstumpf oder die Ecke eines Tresens stößt, arbeitet sich der Korken allmäh­ lich aus der Flasche. Was geht dabei vor sich? N.L Antwort Jedesmal wenn die Flasche auf den Baum trifft, wandert eine Druckwelle durch das Glas. Diese Welle übt eine Kraft auf das Glas aus, das dadurch abgebremst wird. Kurz nachdem der Flaschenboden auf den Baum trifft, ist also die Bewegung der Flasche zum Stillstand gekom­ men. Das gilt ebenso für den Korken. Eine ähnliche Druckwelle wandert aber auch durch den Wein; sie beginnt am Boden der Flasche und bewegt sich zu ihrem Hals. Während die Welle durch den Hals läuft, nimmt ihre Amplitude zu, weil die Querschnittsfläche des Weins abnimmt. Am Ende erreicht diese Welle den Korken und versucht dessen Abwärtsbewegung zu stoppen. Da die Druckwelle sich in Feststoffen (im Glas) schneller ausbreitet als in Flüssigkeiten (dem Wein), ist der Korken bereits zum Stillstand gekommen. Deshalb setzt sich die Energie der Welle dadurch um, daß sie den Korken aus der Flasche treibt. Die Methode funktioniert am besten, wenn die Flasche waagrecht gehalten wird, damit sich zwischen dem Korken und dem Boden der Flasche keine Luftblasen befinden. Wenn man die Flasche verkehrt herum hält, kann es sein, daß der ganze Wein auf dem Fußboden landet. M.B. Großbritannien 151

Antwort Einmal habe ich eine sehenswerte Demonstration der Kraft einer solchen Welle in Wasser miterlebt. Bei einer Vorführung von Kampfsportarten hielt der Meister den Hals einer offenen, randvoll mit Wasser gefüllten Flasche zwischen Daumen und Zeigefinger und schlug mit der anderen Hand auf ihre Oberkante; dadurch wurde der Flaschenboden abgesprengt. JG. Großbritannien

Antwort Ich empfehle, daß jeder, der das ausprobieren will, die Flasche sicher in mehrere Lagen Tücher oder etwas Ähnliches einwickelt. Als ich es versucht habe, waren am Ende sechs Stiche erforderlich, mit denen mein rechter Zeigefinger genäht wurde; außerdem mußte ich einige Zeit damit zubringen, die Glasscherben aus meinem Rasen zu klauben. H.D. Großbritannien

Einmal oder zweimal? Frage Kenner empfehlen, jedesmal frisch gezapftes Was­ ser zu verwenden, wenn man eine Kanne Tee oder Kaffee zubereitet. Warum? Was stimmt mit dem Wasser nicht, das zweimal gekocht worden ist? Kann mir jemand sagen, was den Unterschied ausmacht? I.W. Großbritannien

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Antwort Frisches Wasser ist besser zur Teezubereitung geeignet als erneut aufgekochtes, weil es mehr Sauerstoff enthält. Das sollte einen schmackhafteren Aufguß ergeben, da aus den Teeblättern mehr Tee extrahiert wird. Man kann das leicht nachvollziehen, wenn man zwei ge­ nau gleiche Portionen Teeblätter in je einen Glasbecher gibt und in den einen frisch gekochtes, in den anderen mehrfach aufgekochtes Wasser gießt. Wenn man die Becher nach drei Minuten untersucht, wird man feststellen, daß man mit dem frischen Wasser einen viel stärkeren Aufguß erhält. J. R. S. Großbritannien Antwort Als ich ein Kind war, hat man mir erzählt, daß man zur Teezubereitung frisch gekochtes Wasser verwendet, weil der gelöste Sauerstoff dafür sorgt, daß der Tee bes­ ser schmeckt. Abgestandenes oder, schlimmer noch, erneut aufgekochtes Wasser würde weniger gelösten Sauerstoff enthalten. Die britische Norm 6008, die sehr detailliert beschreibt, wie eine Tasse Tee zuzubereiten ist, besagt, daß das Wasser kochen muß, teilt aber nichts darüber mit, ob es auch frisch gezapft sein muß. Sie schreibt auch vor, daß die Milch zuerst in die Tasse gegeben werden soll, damit sie nicht gerinnt. Da die britische Norm mit der ISO13103 übereinstimmt, frage ich mich außerdem, weshalb ich im Ausland keine anständige Tasse Tee bekommen kann? N. C. F. Großbritannien

International Organisation for Standardization, die internationale Vereinigung nationaler Normenausschüsse (z. B. DIN, Deutsches Institut für Nor­ mung). (Anm. d. Ü.)

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Antwort Die traditionelle Erklärung für die Verwendung frisch gekochten Wassers bei der Tee Zubereitung besagt, daß längeres Kochen den gelösten Sauerstoff austreibt, was dem Tee einen »flachen« Geschmack verleiht. Mein eigener Versuch mit Wasser, das eine Stunde lang gekocht hatte, und frisch gekochtem Wasser führte zu keinem merklichen Unterschied, obwohl ich Tee von bester Blattqualität verwendet und er fünf Minuten gezogen hatte. Es würde mich wundern, wenn es einen irgendwie erkennbaren Unterschied ausgemacht hätte, den Tee mit einem Teebeutel zuzubereiten, besonders wenn das Wasser lediglich zweimal aufgekocht worden wäre. D.E. Großbritannien Antwort Wie ich sehe, ist zumindest ein Leser nicht da­ von überzeugt, daß man für Tee frisch aufgekochtes Wasser verwenden soll. Wegen eines Notstands sind wir im Ausland einmal angewiesen worden, Trinkwasser mehrere Minuten lang ab­ zukochen. Das schien sich nicht auf den Tee auszuwirken. Wir hielten es jedoch für ratsam, das Wasser mit Hilfe eines Dampfkochtopfes über den Siedepunkt hinaus zu erhitzen und es so gründlich zu sterilisieren. Soweit es um Wasser zum Trinken oder Kochen ging, war das in Ord­ nung. Doch als wir versuchten, es zur Teezubereitung zu verwenden, war das Ergebnis fürchterlich. Andererseits habe ich schon auf einer Höhe von 2100 Metern Tee getrunken (wo der Siedepunkt des Wassers natürlich unter 100 °C liegt), konnte aber keinen Geschmacksunterschied feststellen. Auch meine Gastgeber, Teepflanzer, ließen zu diesem Thema kein Wort verlauten. Abgesehen von Wasser aus dem Dampfkochtopf glaube 154

ich, daß die Zeit, die der Tee ziehen darf, ein wichtigerer Faktor ist. A. C. R. Großbritannien Antwort Den Schreiber des obigen Briefes wird es vielleicht überraschen zu hören, daß wahrscheinlich sein glänzender Dampfkochtopf für den widerlichen Tee verantwortlich war. Gelöstes Aluminium im Wasser und nicht die höhere Temperatur, mit der man das Wasser behandelt hat, ist der Grund für den schrecklichen Geschmack des Tees. Als die meisten Teekessel aus Aluminium hergestellt wurden, hat man ihnen Gebrauchsanweisungen beigelegt, nach denen man in einem neuen Kessel wiederholt frisches Wasser kochen und anschließend wegschütten sollte. Erst dann durfte man die erste Kanne Tee mit frischem Wasser zubereiten. Warum? Während des wiederholten Kochens bildete sich im Kessel ein Kalkbelag, der das Wasser daran hinderte, das Aluminium zu lösen. L.E. Großbritannien Antwort Daß man frisches Wasser bevorzugt, wenn man Tee bereitet, hat wenig mit Sauerstoff zu tun, sondern hängt mit gelösten Metallsalzen (vor allem Kalzium- und Magnesiumbikarbonaten, -Sulfaten und -chloriden) zusammen, die als Verunreinigungen im Leitungswasser enthalten sind und Farbe und Geschmack des Tees beeinflussen. Wie Metallsalze sich auf die Farbe des Tees auswirken, kann man sehen, wenn man einen Aufguß aus frisch gekochtem, mineralfreiem (entionisiertem) Wasser oder dem geschmolzenen Reif aus dem Gefrierfach mit einem Teeaufguß vergleicht, den man mit frisch gekochtem Lei­ 155

tungswasser hergestellt hat. Die Salze im Leitungswasser ergeben einen dunkleren Aufguß, der aufgrund ausgefällter unlöslicher Salze wie zum Beispiel Gerbsäuresalzen auch »wolkiger« ist. Beim Kochen des Leitungswassers werden die Bikarbonate (die sogenannte temporäre Härte) instabil und fallen beim Abkühlen als unlösliche Karbonate aus (deshalb wächst der Kalkbelag im Kessel). In Gegenden mit hartem Wasser wird wiederholtes Kochen ausreichend Kalziumund Magnesiumsalze entfernen, wenn auch langes Kochen ohne Abkühlung weniger wirksam ist. Mehrfach aufgekochtes und wieder abgekühltes Wasser kann aus drei Gründen einen weniger schmackhaften Tee ergeben. Erstens bleiben einige der ausgefällten Karbonate selbst nach erneutem Kochen in Form eines weißen Schaums in Suspension, und dessen Geschmack ist ausgeprägter als der in Wasser gelöster Bikarbonate - besonders, wenn der Schaum mit dem Tee reagiert. Zweitens reichern Salze, die durch Kochen nicht ausfallen (die sogenannte permanente Härte), sich wegen der Verdampfung allmählich an und erzeugen unangenehme Aromen. Schließlich können sich Spuren von Metallen wie Eisen und Kupfer in mehrfach aufgekochtem Wasser anreichern, die wiederum mit Sauerstoff und reduzierenden Reagenzien im Tee (den Phenolen) reagieren und den Geschmack zusätzlich beeinflussen. M.V.W. Großbritannien

Antwort Als Koffeinabhängiger habe ich starke Kopfschmerzen, wenn ich länger als einen Tag ohne Tee auskommen muß. Um auf Touren von mehreren Tagen Dauer Brennstoff zu sparen, versuchte ich es damit, einen Teebeutel ein paar Stunden lang in eine Flasche mit kaltem 156

Wasser zu hängen. Das hat funktioniert. Ich bekam damit nicht nur meinen Koffeinstoß, sondern das Zeug schmeckte auch wie Tee, allerdings wie kalter Tee. Ich habe noch nicht den Versuch gemacht, eine solche kalte Infusion in der Mikrowelle aufzuwärmen, aber vielleicht wäre das auch einigermaßen trinkbar. S.C. Australien Antwort Ich las die Antwort von A.C.R. mit Bestürzung: Die Wahrheit ist das gerade Gegenteil! Mein Vater war Teeverkoster und konnte zuverlässig angeben, ob wir das Wasser zu lange gekocht hatten. Wie war das möglich? Bei hartem Wasser (und fast überall enthält das Wasser einige gelöste Mineralsalze, die es hart machen) zieht der Aufguß langsamer als bei weichem oder alkalischem Wasser. Wenn man hartes Wasser erheblich länger als die übliche halbe Minute kochen läßt, lagert sich mehr von den gelösten Salzen im Kessel ab. Das Wasser, das dabei herauskommt, ist weicher als erwartet und damit auch weicher, als der Teeverkoster bei der Mischung des Tees berücksichtigt hat. Er zieht dann schneller und mit dunk­ lerer Farbe als gewohnt. Die Teehersteller mischen ihre Teesorten selbst bei gleicher Handelsbezeichnung je nach den unterschiedlichen Wasserbereichen des Landes und garantieren so ein einheitliches Produkt. Hartes Wasser kann man mit einer Prise Natriumbikarbonat künstlich weicher machen, aber die dramatische Dunkelfärbung des Tees und der veränderte Geschmack erscheinen den meisten Menschen - einschließlich der Teeverkoster - unannehmbar. B.H. Großbritannien 157

Milch-Tornado? Frage Wenn man von einer Milchtüte ein kleines Eck abschneidet und die Milch mit Druck ausgießt, tritt sie, wie ich beobachtet habe, in einem korkenzieherähnlichen oder spiralförmig verdrehten Strahl aus. Andere Flüssigkeiten dürften sich natürlich genauso verhalten. Welche Kräfte sind dafür verantwortlich, daß eine frei fließende Flüssigkeit einer solchen Bahn folgt? Ich habe bemerkt, daß die Spiralform desto ausgeprägter erscheint, je kleiner die Öffnung in der Packung ist. D.W. Simbabwe Antwort Der beobachtete Korkenziehereffekt ist nichts anderes als der untere Teil des Wirbels, der in der Milchtüte auftritt, wenn Milch ausläuft. Die dafür verantwort­ liche Kraft nennt man gewöhnlich Corioliskraft; sie ist die Ursache aller Wirbel, auf die man trifft. Auch bei Milch­ kartons und -flaschen ist dieser Effekt zu beobachten, wegen der unterschiedlichen Offnungsquerschnitte ist er allerdings weniger ausgeprägt. Wenn die Milch den Behälter unter Druck verläßt, weil man die Tüte beim Ausgießen zusammenpreßt, erhöht sich ihre Geschwindigkeit. Dadurch verstärkt sich die Corioliskraft - sie ist sowohl der Geschwindigkeit eines Ob­ jekts in einem rotierenden Bezugssystem als auch der Winkelgeschwindigkeit des Bezugsrahmens und der Entfernung des Objekts von der Rotationsachse proportional. Deshalb wird die Spirale enger. Unter Druck dreht die Milch sozusagen durch. J.L. Argentinien

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Antwort Die spiralförmige Verdrehung des aus der Pak­ kung austretenden Milchstrahls hat mehr mit der Form der Öffnung (üblicherweise ist sie lang und schmal), dem Druckunterschied in der Milch auf der Innen- bzw. Außenseite der Öffnung und der Kraft der Oberflächen­ spannung zwischen Milch und Behälterwand zu tun. Die Corioliskraft, die der Verfasser des obigen Briefes als Ursache vorschlägt, hat damit nichts zu tun. Die Corioliskraft gibt es wirklich. Weil sich die Erde dreht, erfährt eine Flüssigkeit, die über die Erdoberfläche fließt, eine Beschleunigung, die senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung angreift. Auf der Nordhalbkugel werden Tiefdrucksysteme (Hurrikane) durch die Corioliskraft gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Auf der Südhalbkugel dagegen rotieren die Tiefdruckwirbel (Taifune) im Uhrzeigersinn, weil die Corioliskraft umgekehrt wirkt. Dieser großräumige meteorologische Effekt führte zu der Spekulation, daß der kleinräumige Wirbel am Badewannenabfluß, den man beobachtet, wenn man den Stöpsel zieht, nördlich des Äquators in der einen und südlich davon in der anderen Richtung rotiert. Das trifft nicht zu, da die Corioliskraft bei weitem zu klein ist, als daß sie sich auf die Richtung von Badewannenwirbeln oder die spiralförmig aus Tüten ausfließende Milch auswirken könnte. Bei einer Wanne mit Wasser kann man diese Kraft nur unter kontrollierten Versuchsbedingungen bemerken. Dazu gehört, daß die Wanne symmetrisch ist, thermische Strömungen ausgeschlossen sind und daß man das Wasser lange stehen läßt (einen Tag oder länger), damit die letzte durch das Einfüllen entstandene Flüssigkeitsbewegung zur Ruhe gekommen ist. R.H.

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Antwort Die Antwort des ersten Briefschreibers ist nicht ganz richtig. Es trifft zwar zu, daß die Spirale das un­ tere Stück des in der Packung auftretenden Wirbels ist, falsch ist dagegen die Aussage, die Corioliskraft sei die Ursache des Wirbels. Dafür ist nämlich der »Schlittschuhläufer-Effekt« verantwortlich. Alle kleinen Schwankungen, die die Milchpackung erfahren hat, setzen die Flüssigkeit in ihrem Inneren in die eine oder andere Richtung in Bewegung. Wenn die Flüssigkeit dann durch das kleine Loch ausfließt, behält sie ihren Drehimpuls bei. Das bedeutet, daß sie sich wegen des geringeren Strahldurchmessers schneller dreht - wie Eisläufer, die schneller rotieren, wenn sie die Arme an den Körper ziehen. Das ist auch der Grund, weshalb der Korkenziehereffekt sich bei kleineren Öffnungen verstärkt. S.L. Kalifornien

Waschen! Frage Werden eigentlich Keime durch normale Seife ab­ getötet? Man fordert uns stets auf, nach einem Besuch auf der Toilette die Hände zu waschen, aber macht das wirk­ lich einen Unterschied? Ich erinnere mich an einen Versuch im Biologieunterricht, wo wir die Finger jeweils in eine Petrischale gedrückt und die dabei hmterlassenen Bakterien kultiviert haben. Soweit ich weiß, gab es zwischen den beiden Kulturen keinen Unterschied. P. T. 160

Antwort Normale Seife hat als Antiseptikum nur gerin­ gen Wert, und sie vernichtet oder hemmt nicht viele Bakterienarten. Eine wichtige Funktion des Händewaschens mit Seife und Wasser besteht jedoch darin, Bakterien mechanisch zu entfernen, indem man sie abschrubbt. Normalerweise befinden sich auf der Haut abgestorbene Zellen, getrockneter Schweiß, Bakterien, ölige Sekrete und Staub. Seife emulgiert diese Mischung, und das Wasser wäscht sie ab. Weil Seifen gut geeignet sind, Bakterien von der Haut zu entfernen, ist es wichtig, Kindern beizubringen, sich vor dem Essen und nach dem Gang auf die Toilette die Hände zu waschen. Das verhindert nämlich, daß potentiell ge­ fährliche Bakterien aus dem fäkalen Bereich in den oralen Bereich übertragen werden. Viele kosmetische Seifen ent­ halten antibakteriellc Bestandteile, die sich stark hem­ mend auf grampositive Bakterien auswirken; sie werden verwendet, um Körpergeruch zu verringern, weil sie das Wachstum von Mikroben auf Körpersekreten verhindern. Es gibt (nicht für den Haushalt bestimmte) Seifen, die antibakterielle Verbindungen enthalten. Sic wirken als Desinfektionsmittel und töten Bakterien ab. Bei unseren alltäglichen Verrichtungen müssen oder wollen wir unsere Haut natürlich nicht vollständig desinfizieren oder sterilisieren, da die normale Bakterienpopulation auf unserer Haut als Barriere gegen krankmachende Keime wirkt. G. O'H.

Universität Murdoch, Australien

Antwort Gewöhnliche Handseife tötet keine Keime ab. Auf einem nassen Seifenstück vermehren sich viele verbreitete Bakterien sogar rasch, und es könnte einem pas­ sieren, daß man nach dem Waschen am Ende mehr davon auf den Händen hat als vorher. 161

Aber obwohl Seife die Bazillen nicht umbringt, hat das Waschen doch zwei Folgen. Wenn man auf der Toilette gewesen ist, hat man seine Hände vielleicht mit Fäkalbakterien kontaminiert, gleichgültig, wie oft man das Papier gefaltet hat. Die erste Funktion des Waschens ist es demnach, die große Mehrzahl dieser Bazillen physikalisch zu entfernen. Die Seife sorgt dafür, daß das Wasser weich genug ist, die Bazillen von der Haut abzulösen, und wenn man sie gründlich mit einer Nagelbürste schrubbt, kann man sage und schreibe 99 Prozent der Mikroben entfernen. Die zweite Funktion ist jedoch weit wichtiger. Gesunde Haut stellt ein Bakterienschlachtfeld dar, das von »freundlichen« Bazillen besiedelt ist. Diese fressen unseren Schweiß und verteidigen ihrerseits unsere Haut gegen weniger freundliche Bazillen, die nicht nur unseren Schweiß, sondern auch gleich uns mitfressen würden. Stapbylococ­ cus aureus ist ein typischer Eindringling, der Pickel und Furunkel (oder Schlimmeres) auslöst, wenn er unsere Abwehr überwindet. Wenn wir uns waschen, entfernen wir nicht nur Schmutz und eindringende Bakterien, sondern setzen auch eine Flut freundlicher Bakterien aus den Poren frei, die unsere Haut wieder mit einer schützenden Schicht überziehen. Das reicht aus, solange man nicht mit der Zubereitung von Lebensmitteln zu tun hat. Dann nämlich wird von einem verlangt, daß man Seifen mit Breitbandbakteriziden verwendet, die unterschiedslos alle Arten von Bakterien vernichten. Das ist zwar schön für die Hygiene. Aber wenn die Vorposten der Abwehr zerstört sind, muß man sich vor den wirklichen Angreifern hüten, sobald man in die richtige Welt zurückkehrt, wo überall der Krieg der Bakterien herrscht. D.S. 162

Antwort Wirksames Händewaschen hängt von vielen Faktoren ab: von der Seife oder dem Reinigungsmittel, sauberem fließenden Wasser, einem sauberen Waschlappen, falls man einen verwendet, einem sauberen Handtuch oder Heißlufttrockner und der richtigen Technik. Normale Handseife kann Keime entfernen, wenn man sie richtig verwendet und nach dem Gebrauch abtropfen und trocknen läßt, anstatt sie in einer Pfütze aus Seifenmatsch und stehendem Wasser liegen zu lassen. Seifenspender sind in der Regel besser als Seifenstücke. Das Wasser muß sauber und die Hähne dürfen nicht durch schmutzige Hände kontaminiert sein - deswegen verfügen die Wasserhähne an Klinikwaschbecken über Hebel für den Ellenbogen oder (seltener) über Fußpedale. Zu den wesentlichen Elementen der richtigen Technik des Händewaschens gehört es, die Hände wirkungsvoll abzuspülen und zu trocknen, ohne mit einem feuchten Handtuch weitere Keime hinzuzufügen. Aus diesem Grund werden in Krankenhäusern normalerweise Einmal-Papierhandtücher verwendet. Untersuchungen der Technik des Händewaschens bei Krankenschwestern haben gezeigt, daß manche Bereiche der Hände weniger gründlich gereinigt werden als andere - Finger und die Haut zwischen Daumen und Zeigefinger sind im allgemeinen unzureichend sauber. J.S. Großbritannien Antwort Vielleicht war es wegen der Voraussetzungen nicht möglich, zwischen den Bakterienkulturen von gewaschenen und ungewaschenen Händen zu unterscheiden: Wenn nur begrenzte Ressourcen vorhanden sind, wachsen Bakterien in bestimmter Weise. Anfänglich nimmt die Population exponentiell zu und flacht sich ab, wenn Nah­ 163

rung und Platz knapp werden. Von den ungewaschenen Händen stammten vielleicht mehr Bakterien, aber das konnte nicht nachgewiesen werden, weil beide Populationen am Ende die Wachstumsobergrenze erreicht hatten und gleich groß erschienen. A.A. Antwort Als ich mir vor einigen Jahren eine Warze an der Hand entfernen ließ, erzählte mir der Arzt etwas Interessantes über die mikrobiellen Risiken des Händewaschens. Es gibt eine bestimmte Warzenart, die sich darauf spezialisiert hat, Wunden zu besiedeln. Man erkennt sie daran, daß sie auf der Haut in Linien erscheint, die von Kratzern stammen. Der Arzt meinte, daß sie unter Chirurgen weit verbreitet sei, weil diese sich vor Operationen die Hände gründlich schrubben. D.F. Großbritannien

Leichtbier Frage Bei einer Grillparty im letzten Sommer hat ein seltsames Phänomen für Gesprächsstoff gesorgt. Um die Bierdosen kühl zu halten, hatten wir sie in eine große Wanne mit kaltem Wasser gelegt. Merkwürdigerweise blieben einige Dosen am Boden der Wanne liegen, wäh­ rend andere an der Wasseroberfläche schwammen. Die Zahl der gesunkenen Dosen war größer als die der schwimmenden, aber das Verhalten konnte keiner der verschiedenen Biermarken zugeordnet werden. Was könnte der Grund dafür sein? C H. R. Großbritannien 164

Antwort Das liegt zu einem geringen Teil an den Gesetzen der Hydrostatik und zu einem größeren Teil an den Verbraucherschutzgesetzen. Das auf der Dose aufgedruckte Nennvolumen ist der gesetzlich einzuhaltende Mindestinhalt, weshalb die Dosen so ausgelegt sind, daß sie eine gewisse Menge zusätzlicher Flüssigkeit aufnehmen können. Die genaue Biermenge, die in einer Dose enthalten ist, hängt von den Kontrollverfahren der Brauerei bei der Abfüllung ab. Wenn das Bier dabei exakt gemessen wird, müssen die Dosen nur geringfügig größer sein als das Nennvolumen. Wenn der Abfüllvorgang weniger genau verläuft, müssen die Dosen größer sein, ihre Herstellung und der Transport sind teurer, und sie werden vielleicht mit mehr Bier befüllt, für das der Brauer kein Geld verlangen kann. Wenn die Dose mit einer größeren als der aufgedruckten Biermenge bis zum Rand gefüllt ist, liegt ihre Dichte über der des Wassers (das spezifische Gewicht von Bier und Aluminium ist höher als das von Wasser). Wenn sie dagegen nur die angegebene Mindestmenge enthält, ist das übrige Dosenvolumen mit Luft und Kohlendioxid gefüllt, wodurch die Gesamtdichte niedriger ist als die einer vollen Dose. Angenommen, die Dichte von Bier liege bei 1010 kg pro Kubikmeter und die der Luft bei 1 kg pro Kubikmeter und eine Aludose von nominell 500 ml habe eine Masse von 34 Gramm, dann ergibt eine überschlägige Rechnung (auf der Grundlage der Dosen in meinem Kühlschrank), daß etwa 8 Prozent Luft oberhalb der üblichen 500 ml Bier ausreichen würden, die Dose schwimmen zu lassen. Das kann man anhand des Füllstandes der Dose messen: In diesem Fall läge er um neun Millimeter unterhalb der Oberkante. 165

Die Tatsache, daß es mehr abgesunkene als schwim­ mende Dosen gab, läßt darauf schließen, daß die Braue­ reien zuviel Bier einfüllen, damit sie die gesetzlichen Füll­ vorschriften einhalten. Wenn man also viel Stoff benötigt, um den Durst zu stillen oder einfach mehr Bier für sein Geld bekommen will, sollte man sich nach den Dosen umsehen, die nicht schwimmen. P.K. Großbritannien

Buddelfrüchte Frage Wie bekommt man eine ausgewachsene Birne in eine Flasche mit Williamsbirnen-Likör? J.B. Antwort Die Abfüller stülpen leere Flaschen über die kleinen Fruchtansätze von Birnbäumen. Die werdenden Früchte wachsen dann in die Flasche hinein. Kurz vor der Reife pflückt man sie zusammen mit der Flasche ab und füllt mit Likör auf. S.A. USA Antwort Ich habe schon öfter mit Erfolg Birnen in Flaschen gezogen. Man muß warten, bis die Blütenblätter abgefallen sind und die Birne in ihrem frühesten Entwicklungsstadium ist. Dann stülpt man die Flasche über den Fruchtansatz, befestigt sie gut und läßt die Birne in der Flasche wie üblich wachsen. Nach meiner Erfahrung ist es hilfreich, an sehr heißen Tagen Luft in die Flasche zu blasen (oder sie zu beschat­ 166

ten); außerdem sollte man alle konkurrierenden Fruchtansätze an diesem Zweig entfernen. Das hilft, die Frucht vor Verderb zu bewahren, und leitet alle Nährstoffe zur Birne in der Flasche. Wenn sie reif ist, kann man sie vom Zweig schneiden. Will man die Birne in der Flasche noch verfeinern, also beispielsweise schälen, so erfordert das einen Satz geeigneter Werkzeuge und eine sichere Hand. G. W. Großbritannien Antwort Manche japanische Bauern ziehen Melonen in würfelförmigen Behältern. Wahrend des Wachstums füllen die Früchte den Behälter vollständig aus und sind am Ende selbst würfelförmig. Diese Melonen sind zwar eßbar, aber sie schmecken nach nichts und werden in erster Linie als Zierfrüchte gekauft. E.E. Großbritannien Antwort In Kalifornien hat man die Idee, Früchte schon am Baum in Flaschen zu stecken, aufgegriffen und zieht Auberginen in Plastikformen, damit sie wie die Gesichter von Berühmtheiten wie Elvis Presley oder Bill Clinton aussehen. Bei den Kaliforniern muß man immer damit rechnen, daß sie noch eins draufsetzen. H.S. Dänemark

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Kesselsummen Frage Weshalb singt ein Wasserkessel? Warum steigt der Ton zunächst an, verschwindet dann für eine Weile und kommt mit sinkender Frequenz zurück? D.M.

Universität Newcastle, Australien

Antwort Wenn man den Deckel eines elektrischen Was­ serkochers abnimmt und dann den Strom einschaltet, kann man sehen, was geschieht. Das Heizelement bedeckt sich rasch mit kleinen silbrigen Bläschen mit einem Durchmesser von etwa einem Millimeter. Es sind Luftblasen, die durch die Hitze des Heizelements aus der Lösung ausgetrieben werden. Winzige Unebenheiten in der Metalloberfläche des Elements stellen Kerne für die Blasen­ bildung dar; am Ende lösen sich die Bläschen ab und steigen an die Wasseroberfläche. Diese Blasen bilden sich und zerplatzen lautlos - sie sind sicherlich nicht der Grund für das Summen des Kessels. Nach etwa einer Minute werden die Luftblasen durch sehr viel kleinere Bläschen aus überhitztem Wasserdampf abgelöst, die an den Wachstumskernen des Heizelements haften. Wenige Sekunden später werden diese primären Dampfbläschen instabil. Während sich eine Blase bildet, wird sie durch ihren Auftrieb von der heißen Oberfläche weggezogen. Da die primäre Dampfblase von Wasser umgeben ist, dessen Temperatur noch immer weit unterhalb des Siedepunktes liegt, kondensiert sie plötzlich, wobei sie schlagartig implodiert. Seltsamerweise verschwindet die Blase nicht vollständig, sondern hinterläßt eine winzige Sekundärblase (vermutlich aus Wasserdampf), die nicht sofort kondensiert, sondern von der Konvektionsströ­ 168

mung fortgewirbelt wird. Bald liegt eine so dichte Wolke dieser Sekundärbläschen vor, daß das Wasser für etwa eine halbe Minute trüb erscheint. Inzwischen erzeugen die vom Wasser übertragenen Schockwellen der implodierenden Primärbläschen ein summendes Geräusch. Man kann es ausgeprägter hörbar machen, wenn man den Deckel des Kessels vorübergehend wieder schließt. Damit definiert man ein Luftvolumen oberhalb der Wasseroberfläche, das mit einigen der aus den Schockwellen stammenden Frequenzen in Resonanz tritt. Bald wird die Wolke aus Sekundärbläschen wieder klar, und es kommt zu einer allgemeinen Vergrößerung der primären Dampfblasen, die sich weiterhin auf dem Heiz­ element bilden. Da das Wasser in der Umgebung nun fast Siedetemperatur erreicht hat, müssen sie nicht mehr sofort implodieren: Das Geräusch läßt nach. Während sie wachsen, lösen sich Ströme von aufsteigenden Primärblasen vom Heizelement ab und kondensieren im kälteren Wasser in vielleicht einem Zentimeter Entfernung. Innerhalb von Sekunden wird das Wasser so heiß, daß große freigesetzte Primärblasen bis zur Wasseroberfläche steigen können. Jetzt ist wieder ein Geräusch zu hören, nämlich das leichte Gurgeln, wenn sie in der Luft oberhalb des Wassers platzen. R.K. Großbritannien

APPARATE UND ERFINDUNGEN

Halt ihn in der Leitung Frage Wie hat man Telefonanrufe in den Tagen vor Einführung der digitalen Telefonzentralen zurückverfolgt? Und warum hat das immer so lang gedauert (zumindest in Filmen, wo der Böse immer aufhängt, kurz bevor man ihn geortet hat)? D.P. Großbritannien Antwort Vor zwanzig oder mehr Jahren hat man mich als jungen Lehrling in den geheimen Fertigkeiten für die Anrufrückverfolgung ausgebildet. Das Prinzip war sim­ pel, beruhte aber auf der Schnelligkeit der Füße. Die Schalttechnik jener Zeit gründete sich auf eine Erfindung des Amerikaners Strowger, eine elektromechanische Einrichtung, mit der Anrufe über eine zweidimensionale ­ senkrechte und waagrechte - Matrix elektrischer Kontakte weitervermittelt wurden. Jeder Kontakt wurde mit einem weiteren Schalter verbunden, und das so lange, bis das angerufene Telefon erreicht war. Meine Aufgabe bestand darin, den ersten Schalter zu überprüfen, festzustellen, auf welchem Kontakt die Drehscheiben stehengeblieben waren, zum nächsten Schalter zu laufen, diesen zu prüfen, und so weiter. Dabei konnte es vorkommen, daß man ganze Treppenhäuser hinauf- und hinunterrennen mußte, um den Anruf zurückzuverfolgen, ehe der Hörer wieder aufgelegt wurde. B.R Großbritannien

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Antwort Die aus dem Fernsehen bekannte Beschrei­ bung einer »Verfolgung« von Anrufen sollte besser als »Rückverfolgung« bezeichnet werden. Wenn man den Vorgang erklären will, muß man wissen, wie ein Anruf in den Tagen vor der Einführung elektronischer Schaltzentralen zustande kam. Nachdem man den Hörer abgehoben hatte, lief ein Signal zu einem sogenannten Vorwähler. Dieser bewegte sich über eine halbkreisförmige Anordnung von Kontakten, bis er einen freien Schalter zum Gruppenwähler fand, einer drehbaren Vorrichtung, die zwei Bewegungen ausführen konnte, nämlich horizontal und vertikal. Dieser Wähler gab den Wählimpuls weiter, und je nach gewählter Ziffer wurde der Kontakt senkrecht verschoben. Nun folgte automatisch eine waagrechte Drehbewegung, mit der der nächste Drehwähler angewählt wurde. Der Impuls dort steuerte wiederum die vertikale Bewegung für die nächste gewählte Ziffer und setzte eine automatische Drehung in Gang, bis der abschließende Drehwähler, der Leitungswähler, erreicht war. Wenn also die gewählte Nummer 4567 lautete, nahm der erste Drehwähler die Ziffer 4 an, der nächste die Ziffer 5, und so weiter, bis die gewünschte Nummer gewählt war. Es war relativ einfach, einen Anruf vorwärts zu verfolgen. Man mußte dem Anruf lediglich von Schalter zu Schalter folgen und dazu die Stufenanzeige ablesen, die angab, welche Kontakte geschlossen worden waren. Wenn man im Auge behält, daß ein Vorwähler 50 Ausgänge hatte, von denen jeder auf der Suche nach einem freien Gruppenwähler angewählt werden konnte, daß je­ der Gruppenwähler wiederum 20 Ausgänge für die An­ steuerung des Leitungswählers besaß und daß es schließlich bis zu 300 Leitungswähler gab, die alle Zugang zur gewünschten Nummer hatten, konnte es bis zu 15 Minu­ 174

ten dauern, ehe man einen Anruf bis zum Empfänger verfolgt hatte. Einen Anruf von einer angewählten Nummer aus rückwärts zu verfolgen ähnelte ein wenig dem Versuch, ein Wort, von dem man nur die Bedeutung kennt, im Lexikon zu finden. Man mußte engstehende Reihen von drei Meter hohen Gerätegestellen, die bis zu 45 Meter lang waren, absuchen. Dazu brauchte man Leitern, und in größeren Schaltzentralen wurden Anrufe über verschiedene Stockwerke hinweg verfolgt. Dieses Verfahren konnte nur angewandt werden, wenn der Anruf von derselben Zentrale angenommen wurde, an der auch der Empfänger hing. Wenn der Anrufer eine andere Schaltzentrale anrief, mußte der Vorgang bei der letzten Schaltzentrale wiederholt werden. S.L. Großbritannien

Halt und freie Fahrt Frage Warum sind die Farben von Verkehrsampeln auf den Straßen einheitlich Rot über Gelb über Grün angeordnet, während bei Eisenbahnsignalen (soweit sie drei Farben anzeigen) überall die umgekehrte Anordnung verwendet wird, Grün also die oberste Farbe ist? R.H. Australien Antwort Der Unterschied zwischen der Praxis im Schie­ nenverkehr und der im Straßenverkehr leitet sich aus der Geschichte der Eisenbahnen und dem Vorrang der Sicherheit her. Die alten, mechanischen Eisenbahnsignale waren so konstruiert, daß sie bei Ausfall der Technik, wenn das 175

Signal sich »unten« befand, »Halt« bedeuteten. Der beleuchtete Teil des Signals bestand aus zwei farbigen Glas­ scheiben am Signalarm neben der Drehachse, die sich vor einer feststehenden Lichtquelle bewegten. Zwar befand sich auch hier die rote Scheibe über der grünen, aber sie zeigte an, daß das Signal unten stand, was Halt bedeutete. Als die Eisenbahnen in einer Übergangszeit sowohl mechanische als auch elektrische Signalsysteme verwendeten, mußten die Signale untereinander kompatibel sein. Deshalb zeigten die neuen elektrischen Signale das Rot unten, damit die Lokführer bei beiden Systemen die untere Signalstellung mit Halt gleichsetzten. Straßenampeln hatten keinen mechanischen Vorläufer und sind so konstruiert, daß das wichtigste Licht, Rot, aus der größten Entfernung wahrgenommen werden kann. Das läuft darauf hinaus, daß man es so hoch wie möglich anbringt. Außerdem hat die Erkennbarkeit bei Eisenbahnsignalen nicht das gleiche Gewicht wie bei Straßenampeln, da die Standorte bei der Bahn mit Sorgfalt ausgesucht werden. G.D. Großbritannien Antwort Die obenstehende historische Erklärung für die Farbanordnung bei Eisenbahnsignalen ist nur teilweise richtig. Tatsächlich übersieht sie die großen Teile Großbritanniens, in denen Signalanlagen eingesetzt wurden, deren Signalarm im unteren Quadranten angebracht war (hier bedeutete die waagrechte Stellung »Gefahr«, 45 nach unten hieß »Freie Fahrt«). Bei diesen Signalen befand sich das rote Licht deshalb über dem grünen. In modernen britischen Signalanlagen ist das rote Licht in erster Linie wegen des Wetters unten angebracht. Damit die Farbsignale auch bei hellem Sonnenlicht zuverlässig 176

sichtbar sind, ist jedes Licht mit einem länglichen Schirm überdacht. Auf diesen Schirmen können sich im Winter jedoch Schneehauben ansammeln und das jeweils über ihnen liegende Licht verdecken. Wenn das für die Sicherheit entscheidende Rotlicht sich unten befindet, liegt kein weiteres Licht und damit kein Schirm darunter, also kann sich auch kein Schnee ansammeln, der es verdecken würde. V.L. Großbritannien Antwort In Großbritannien gibt es zwei Arten mechanischer Eisenbahnsignale. Beim älteren Typ, wo der Signalarm im unteren Quadranten liegt, bewegt sich der Arm abwärts, um »Freie Fahrt« oder Grün anzuzeigen, und er wird von einem Gegengewicht wieder in die Horizontale zurückbefördert. Die farbigen Glasscheiben sind dabei Rot über Grün angeordnet. Beim neueren Signaltyp hebt sich der Arm für »Freie Fahrt« und fällt durch sein Eigengewicht zurück (wie in einer Szene des klassischen Films »Ladykillers«). Hier sind die farbigen Scheiben letztlich nebeneinander angebracht: Rot liegt näher am Drehpunkt, und Grün befindet sich rechts daneben. In beiden Fällen bedeutet der waagrechte Arm »Halt«, aber das ist nicht gleichbedeutend mit »unten«, was in den beiden Fällen jeweils gegenteilige Bedeutung hat. Bei Haltesignalen werden immer rote Arme verwendet, und Vorsignale arbeiten nach dem gleichen Muster. Bei diesen sind Arme und Lampengläser aber gelb, nicht rot, was »Vorsichtig weiterfahren« anzeigt. Die Anordnung farbiger Mehrfachlichtsignale hat nichts mit der Stellung von Signalarmen zu tun. Rot liegt einfach deswegen unten, weil es hier den Augen des Lokführers am nächsten ist; darüber befindet sich dann Gelb und anschließend Grün. Bei Signalen mit vier Zeichen be­ 177

findet sich das zweite Gelb an der Spitze, oberhalb von Grün. C .C. T. Aston-Universität, Birmingham, Großbritannien

Antwort Straßenverkehrsteilnehmer müssen normalerweise keinen Farbensehtest absolvieren. Deshalb muß die Lage der roten, gelben und grünen Ampel-Lichter immer dieselbe sein, damit das gerade aufleuchtende Licht sowohl durch seine Position als auch durch seine Farbe erkannt werden kann. Signale dieser Art werden normalerweise in Gebieten mit einer Geschwindigkeitsbeschränkung verwendet, und wegen des höheren Bremskoeffizienten von Gummireifen kann ein Autofahrer immer noch sicher an­ halten, auch wenn er ein Rotlicht nur auf Grund seiner Position erkannt hat. Ein Lokführer, dessen Farbsehvermögen regelmäßig überprüft wird, muß Signale aus weit größerer Entfernung erkennen können, damit er den Zug rechtzeitig anhalten kann. Auf Hauptstrecken muß die Signalanzeige schon aus einer Entfernung erkennbar sein, bei der ein Lokführer die Position des Lichts unmöglich ausmachen kann, so daß er sich allein auf dessen Farbe verlassen muß. Die Ausgangsfrage war im Grunde unkorrekt formuliert, da es keine allgemein verbreitete Anordnung von Grün über Gelb über Rot gibt. In der Vergangenheit ver­ fügten manche Signale nur über ein einziges Licht, und die verschiedenen Anzeigen wurden durch unterschiedliche Farbfilter erzeugt, die man in den Lichtstrahl schob. Die einzige feste Regel für die Anordnung von Lichtsignalen mit mehreren Linsen besagt, daß das Rotlicht am nächsten bei der Sichtlinie des Lokführers hegen muß. An manchen Stellen kann es deshalb vorkommen, daß es wie bei einer Straßenverkehrsampel oben angebracht ist. 178

Auf (englischen) Hochgeschwindigkeitsstrecken benötigt man ein Signal mit doppelter gelber Anzeige, das vor dem Signal mit dem einfachen Gelb für »Achtung« steht. Dieses wiederum befindet sich etwa eineinhalb Kilometer vor dem Haltesignal. Auf diese Weise erhält man eine zweifache Vorwarnung, daß in Fahrtrichtung ein Signal auf Halt steht. Bei Signalen mit zwei gelben Lichtern wer­ den diese durch ein grünes Licht voneinander getrennt, damit sie auch aus größerer Entfernung visuell deutlich voneinander abgesetzt sind. P.W.B.S. Großbritannien

Haftungsfrage Frage Warum klebt Superkleber nicht an der Innenwand der Tube fest? A. V. Großbritannien Antwort Superkleber haftet nicht an der Innenseite der Tube, weil dort Luftsauerstoff, aber kein Wasser vorhanden ist. Sauerstoff hemmt die Klebewirkung, während Wasser als Katalysator wirkt. Y.A. Großbritannien Antwort Der Kleber bleibt nicht an der Innenwand der Tube kleben, weil er auf dem Monomer eines CyanoAcrylats basiert, das Feuchtigkeit in Form von Wasser oder einer anderen aktiven wasserstoffhaltigen Verbin­ dung benötigt, damit es polymerisiert. Das erklärt auch, weshalb zwei Oberflächen am haltbar­ 179

sten verkleben, wenn man eine dünne Kleberlinie aufträgt. Wenn man den Leim zu dick anwendet, führt das zu Verzögerungen. Außerdem kann man mit dieser Empfind­ lichkeit für Feuchtigkeit zwei weitere Sachverhalte aufklären: erstens, weshalb die Flasche mit einem Verschluß geliefert wird, den man unmöglich aufbekommt, ohne sich über und über mit Klebstoff zu bekleckern, und zweitens, weshalb dieser Kleber dann so phantastisch an der Haut haftet - sie ist warm und feucht und bietet so einen idealen Untergrund. B. G. Großbritannien Antwort Die Firma Loctite in den USA hat entdeckt, daß Sauerstoff die ansonsten sehr schnell ablaufende Polymerisation von Cyano-Acrylat hemmt. Deshalb sollte die Flasche immer mit möglichst viel Luft im Inneren aufbewahrt werden. Das flüssige Monomer verwandelt sich in das feste Polymer, sobald man den Sauerstoff fernhält, indem man den Kleber zwischen zwei dicht zusammengepreßten Oberflächen einschließt. E.B. Großbritannien

Kontrolliertes Zischen Frage Wie kommt es, daß ich das zischende Geräusch einer Gasflamme ausschalten kann, wenn ich eine altmodi­ sche Ultraschall-Fernbedienung darauf richte? S.M. Großbritannien

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Antwort Es scheint, als wäre die Wirkung von Schall auf offene Gasflammen erstmals von Professor Leconte be­ merkt worden, als er 1858 an einer musikalischen Veranstaltung teilnahm. 1867 hielt Professor Tyndale in der Royal Institution eine Abendvorlesung über Schall und darauf reagierende Flammen. Er beendete sie mit einer Gasflamme, die sich zu den Klängen eines mechanischen Klaviers verformte. 1966 beobachteten Frank Briffa und ich, daß ein kleiner Betrag an Ultraschallenergie, der durch eine Düse geleitet wurde, das Geräusch eines Gasstrahls reduzieren konnte, unabhängig davon, ob das Gas brannte oder nicht (mittlerweile als Britisches Patent Nr. 1147103 registriert). Das wurde ebenfalls in der Bibliothek der Royal Institution demonstriert, und zwar ein Jahrhundert nach Tyndales Vorführung. Schallwellen, die man auf die Spitze einer Strahlöffnung richtet, verursachen im Gasstrom Störungen. Diese wachsen und bilden schließlich Wirbel, die sich mit zunehmender Entfernung von der Düse auf allen Seiten vom Strahl ablösen. Daraus ergibt sich eine breitere und stabilere Flamme, die weniger Geräusche emittiert. Dazu ist nur Ultraschall sehr geringer Energie erforderlich: Ein Um­ former, der nur mit 0,001 Prozent der von der Flamme erzeugten Energie betrieben wurde, führte zu einer Geräuschminderung von 5 dB(A). Der New Scientist veröffentlichte einen Bericht mit Fotografien der Schlieren der Gasströme mit und ohne Ultraschallfeld (»More sound means a quieter flame« - »Mehr Schall führt zu leiserer Flamme«; 18. Juni 1970). Obwohl unsere Arbeit in den Egham Laboratories der Shell-Forschung sich vor allem mit der Lärmreduktion bei großen Industriebrennern befaßte, gab es damals das allgemeine Problem, daß die Gasflammen in den Haushalten 181

nach der Umstellung von Stadtgas auf Erdgas weit lauter waren als vorher. Wir fanden heraus, daß man das verhindern konnte, wenn man eine kleine Ultraschallquelle mit stärker zugespitzten Gasdüsen kombinierte. Doch die Leute gewöhnten sich rasch an das lautere Geräusch von Erdgas. Eine Zeitlang gab es in der Presse sogar Spekulationen, man könne Ultraschall auch bei Düsentriebwerken einsetzen. Man sollte also seine alten Ultraschall-Fernbedienungen nicht wegwerfen. R.E Großbritannien

Unter Druck Frage Wir alle kennen das Gefühl des Druckausgleichs in den Ohren, das man im Flugzeug bei Start und Landung erlebt. Es wird von Änderungen des Luftdrucks verursacht - aber warum hält man den Kabinendruck nicht während des ganzen Fluges auf demselben Niveau, wo er doch ohnehin künstlich aufrechterhalten wird? C.L. Großbritannien Antwort Um Treibstoff zu sparen, müssen große Zivilflugzeuge in Höhen fliegen, die weit über dem Bereich liegen, in dem Leben möglich ist. Während die größte Höhe, in der ein Mensch für längere Zeit überleben kann, bei etwa 5500 Metern liegt, fliegt ein Passagierflugzeug im Unterschallbereich heute in einer Höhe von etwa 12000 Metern am sparsamsten. Deshalb bleibt den Flugzeugherstellern nichts anderes übrig, als im Inneren eines Passagierflugzeugs einen aus­ 182

reichenden Luftdruck aufrechtzuerhalten. Das bringt erhebliche technische Probleme mit sich. Auf 12000 Metern, wo der Außendruck nur ein Fünftel des Drucks auf Seehöhe beträgt, beansprucht der Innendruck die Kabine so sehr, daß er sie zu sprengen droht. Diesen Druck muß man technisch beherrschen, und alle Streck- und Biegebelastungen des Rumpfes, die während des Fluges auftreten, müssen innerhalb der Sicherheitsgrenzen gehalten werden. Das ist sehr viel leichter zu bewerkstelligen, wenn die Druckdifferenz zwischen innen und außen so klein wie möglich gehalten wird; außerdem kann man eine billigere und leichtere Rumpfkonstruktion verwenden. Bei Zivilflugzeugen heißt das, daß man den Kabinendruck während des Fluges auf dem niedrigsten möglichen Wert hält, der für die Passagiere sicher ist - das entspricht dem Luftdruck in 2500 Metern Höhe. Doch selbst in dieser Höhe können sich Menschen in schlechter körper­ licher Verfassung, mit Atemwegserkrankungen und Leute, die ein paar zollfreie Drinks zuviel erwischt haben, bereits krank fühlen. Hinzu kommt ein weiteres Problem: Die Flughäfen liegen nicht alle auf derselben Höhe. Im Extremfall würde ein Flug von London nach La Paz in Bolivien darauf hinauslaufen, daß man von Meereshöhe auf etwa 5200 Meter fliegt, wo der Luftdruck nur noch halb so hoch ist wie auf Seehöhe. Unter diesen Umständen ist es schlicht unmög­ lich, während des gesamten Fluges den gleichen Druck beizubehalten. Man stelle sich vor, was passiert, wenn der Außen- und der Innendruck beim Öffnen der Türen nicht gleich wären: Der Effekt wäre ziemlich spektakulär und höchst unerwünscht. Was das Knacken in den Ohren angeht: Heutzutage verringert man den Kabinendruck während des Steigflu­ ges unmerklich und unter ständiger Computerkontrolle. 183

Während des Sinkfluges wird er allmählich wieder erhöht (oder, im Falle von La Paz, weiter abgesenkt), damit Innen- und Außendruck gleich sind, wenn das Flugzeug auf der Rollbahn zum Stillstand kommt. Das reicht normalerweise aus, daß die Ohren sich anpassen können. Wenn gar nichts hilft, kann man sich die Nase zuhalten und den Druck im Nasenraum sachte, aber nachdrücklich erhöhen, bis man den Druckausgleich spürt. T.H. Frankreich Antwort Bei der Concorde muß der Rumpf besonders stabil sein, weil sie in sehr großer Höhe fliegt. Das hat den Vorteil, daß man bei ihr den Kabinendruck nicht unter den Wert absenken muß, der einer Höhe von 900 m ü. M. entspricht. A. C. Großbritannien

Dosenkampf Frage Weshalb wird Corned Beef nur in diesen immer gleich gestalteten Dosen geliefert, die man unmöglich aufbekommt, wenn (wie so oft) der Öffner fehlt? R.D. Großbritannien Antwort Mein Vater ist so etwas wie ein Corned-BeefLiebhaber. Wann immer ich im Ausland bin, halte ich deshalb nach neuen und aufregenden Marken Ausschau, die ich ihm zum Probieren mitbringe. Ich habe Dosen aus vielen Ländern Europas, Ozeaniens und dem ganzen amerikanischen Kontinent gesammelt. Die rechteckige, nach 184

oben schmaler werdende Form der Blechdose mit Schlüssel scheint es so ziemlich überall zu geben. In PapuaNeuguinea bin ich jedoch auch auf eine regionale Marke gestoßen, die eine größere Ausgabe der für Lachs oder Thunfisch typischen runden Büchse ist. Anders als Lachs, der am besten zerbröckelt zu genie­ ßen ist, wird Corned Beef besser gekühlt, damit man es im ganzen aus der Dose nehmen und für belegte Brote in Scheiben schneiden kann. Wenn man aber die runde Papua-Büchse mit einem normalen Dosenöffner aufmacht, ist es praktisch unmöglich, das Produkt im Stück heraus­ zunehmen. Selbst wenn man sowohl Deckel als auch Boden dieser Dose entfernt, bleibt ein Rand, der das Fleisch beim Herausschieben beschädigt. Das Verfahren ist weit unordentlicher als bei der rechteckigen Dose. Bei dieser zieht der Schlüssel einen vorgestanzten Streifen ab, der den Oberteil der Dose vom unteren Teil trennt und eine Öffnung ohne vorstehende Kanten hinterläßt. Hier kann das Produkt in einem Stück und unversehrt herausgleiten. Bei den besten Dosenmodellen befindet sich der Stanzstreifen in der Nähe des Bodens; sie werden nach oben zu enger. Wenn man den Boden nach dem Abziehen des Streifens zusammendrückt, wird das Fleisch festgehalten, und man kann es wegen des trapezförmigen Längsschnitts der Dose leicht herausziehen. Der köstliche Happen hegt nun frei auf dem kleinen Rest der Dose. Argentinisches Corned Beef, das nach Aussage meines Vaters hinsichtlich Geschmack und Konsistenz der klare Sieger ist, wird überdies mit den am besten befestigten Schlüsseln geliefert. A.R. Kanada

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Antwort Hier haben wir ein gutes Beispiel für eine Pro­ duktgestaltung, die nicht hundertprozentig sicher ist. Wenn man den Schlüssel hat, läßt sich das Fleisch wegen der zulaufenden Form der Dose leichter herausnehmen. Wenn er aber fehlt, hat man ein Problem, wenn die Dose nicht auch über einen Randfalz verfügt, an dem sich ein normaler Dosenöffner ansetzen läßt. Man sollte sich also ein paar Schlüssel als Reserve zurücklegen. Der Blechstrei­ fen, der auf dem Schlüssel aufgerollt zurückbleibt, muß allerdings sehr vorsichtig abgerollt werden, da seine Ränder sehr scharf sind. J.M. W. Großbritannien

Widerspenstige Türen Frage Die Tür meines Kühlschranks wird durch ein Magnetband in einer Kunststoffdichtung geschlossen gehalten. Wenn ich die Tür zugemacht habe und kurz danach wieder öffnen will, scheint sie für einige Sekunden von einem Vakuum festgehalten zu werden. Woran liegt das? C.N. Großbritannien Antwort Kühlschranktüren zeigen sich widerspenstig, weil beim Öffnen der Tür stets eine gewisse Menge kalter Luft unten aus dem Gerät abfließt. Wenn man barfuß vor einem geöffneten Kühlschrank steht, kann man diese kalte, dichte Luft fühlen. Gleichzeitig strömt wärmere Raumluft in den oberen Bereich des Kühlschranks ein. Nachdem man den Kühlschrank wieder geschlossen hat, kühlt sich diese Luft ab, wobei sie sich zusammenzieht und so für einen gewissen Unterdruck sorgt, der die Tür 186

festzuhalten scheint. Bei Gefrierschränken ist dieser Effekt besonders auffällig, da hier die niedrigere Temperatur einen stärkeren Unterdruck erzeugt - die Raumluft wird stärker abgekühlt und nimmt damit auch ein kleineres Raumvolumen ein. Ich habe mich oft gefragt, ob das Aus­ frieren des Wasserdampfs aus der zugeführten Luft zu dem Effekt im Gefrierschrank beiträgt. Um die Tür eines Gefrierschranks aufzubekommen, wenn der Temperaturunterschied zwischen Raumluft und Schrank sehr groß ist (zum Beispiel an einem besonders heißen Tag), ist es manchmal notwendig, die Dichtung ein wenig anzuheben, damit der Unterdruck sich durch eine kleine Öffnung abbauen kann. Der Unterdruck, der durch das Öffnen der Tür hervorgerufen wird, verschwindet jedoch recht schnell von allein. Die Türdichtungen sind ja nicht vollkommen luftdicht, weshalb allmählich Luft von außen ins Innere des Kühlschranks nachsickern kann. Das heißt: Falls jemand keine Ahnung hatte, was die Anfangsfrage bedeuten sollte, sollte er die Dichtungen seiner Kühlschranktür überprüfen - vielleicht lassen sie ständig eine Menge Kaltluft entweichen, weshalb das Gerät stärker arbeiten muß, als eigentlich nötig wäre. P.B.

Monash-Universität, Australien

Luftsäckchen Frage Während eines Fluges fragte ich mich vor kurzem, welche Funktion der kleine Beutel an der NotfallSauerstoffmaske haben könnte. Der Beutel befindet sich zwischen dem Schlauch und der Sauerstoffmaske, die her­ unterfällt, wenn es zu einem plötzlichen Druckverlust in 187

der Kabine kommt. Wozu ist er da, und warum bläst er sich nicht auf? £. m Kalifornien

Antwort Der Beutel dient als Sauerstoffreserve. Während gewisser Atmungsphasen kann der Luftstrom mehr als 30 Liter pro Minute ausmachen, aber das System stellt den Sauerstoff nicht mit dieser Rate bereit. Wenn der Luftstrom zu den Lungen kleiner ist als der Luftstrom aus der Sauerstoffversorgung (und bei Atemunterbrechungen), füllt sich der Beutel mit Sauerstoff. Während der Phasen, in denen eine höhere Aufnahme erfolgt, kann der Passagier den im Beutel gespeicherten Sauerstoff einatmen. Mit diesen Reservebehältern läßt sich ein verschwenderisch hoher Sauerstoffdurchfluß vermeiden. A.S. Großbritannien

Freudenschüsse Frage In vielen Gegenden der Welt feiern die Menschen Siege, Geburtstage und ähnliche Ereignisse, indem sie überschwenglich mit Gewehren in die Luft ballern und sich anscheinend wenig um das eigene oder das Wohlergehen anderer kümmern. Angenommen, der Gewehrlauf zeigt senkrecht nach oben, wenn ihn die Kugel verläßt: Welche Höhe erreicht das Geschoß ungefähr, und mit welcher Geschwindigkeit (und welchem Gefahrenpotential) fällt es wieder zur Erde zurück? L.K. Neuseeland

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Antwort In einigen Teilen der Welt ist es allgemein üb­ lich, mit scharfen Handfeuerwaffen in die Luft zu schießen, was zu Verletzungen mit einem unverhältnismäßig hohen Anteil an Todesfällen führt. Ein typisches moder­ nes Geschoß mit einem Kaliber von 7,62 Millimetern, das mit einem Gewehr senkrecht nach oben abgefeuert wird, verläßt die Mündung der Waffe mit etwa 840 m/sec und erreicht innerhalb von vielleicht 17 Sekunden eine Höhe von 2400 Metern. Anschließend benötigt es etwa 40 Sekunden, bis es wieder am Boden ankommt, normalerweise mit niedriger Geschwindigkeit, die etwa der Endfallgeschwindigkeit entspricht. Auf diesem Abschnitt der Flugbahn fliegt das Geschoß mit der Unterseite voraus, da diese Lage stabiler ist als mit der Spitze voraus. Selbst bei einem vollkommen senkrechten Abschuß kann die Kugel sich ein Stück weit seitwärts bewegen. Sie verbringt etwa 8 Sekunden in einer Höhe zwischen 2300 und 2400 Metern, wobei ihre Geschwindigkeit unter 40 m/sec hegt. In dieser Zeit wird sie besonders leicht von seitlichen Windbewegungen beeinflußt. Am Boden kommt sie dann mit etwa 70 m/sec an. Das hört sich nach wenig an, aber nachdem es dabei vorwiegend zu Schädelverletzungen kommt, ist die Zahl der Todesopfer und der Schwerverletzten im Verhältnis zur Gesamtzahl der Schußwaffenverletzungen erstaunlich hoch. Typischerweise liegt sie fünfmal höher, als man bei normalem Schießen beobachtet. Wie man sich vorstellen kann, sind Messungen dieser Art ziemlich schwierig, und die genannten Werte stammen aus einem Computermodell der Geschoßflugbahn. S. E. und G. M.

Royal Military College of Science, Großbritannien

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Antwort Verschiedene Arten von Projektilen verhalten sich unterschiedlich. Ein Geschoß des Kalibers .22LR erreicht maximal 1179 Meter Höhe und eine Fallgeschwindigkeit von 60 m/sec oder 43 m/sec, je nachdem, ob das Projektil mit der Unterseite zuerst fällt oder sich über­ schlägt. Ein Geschoß des Kalibers .44 Magnum erreicht 1377 Meter Höhe und schlägt mit 76 m / sec wieder auf der Erde auf, wenn es mit seiner Unterseite nach unten fällt. Nach den zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts von Browning und kürzlich von L. C. Haag durchgeführten Versuchen liegt die zum Eindringen in die Haut erforderliche Geschoßgeschwindigkeit zwischen 45 und 60 m / sec, was innerhalb der Geschwindigkeitsspanne fallender Projektile liegt. Natürlich muß für schwere oder tödliche Verletzungen nicht zwangsläufig die Haut perforiert werden, und jeder, der sich seiner Verantwortung bewußt ist, wird niemals auf diese Weise in die Luft schießen. D.M. Australien Antwort In seinem Buch The Theory of the Rifle and Ri­ fle Shooting (Theorie des Gewehrs und des Schießens mit dem Gewehr) beschreibt John W. Hicks Versuche, bei denen im Jahr 1909 ein Major Hardcastle Gewehrsalven des Kalibers .22LR von einem Boot in einem Fluß aus senkrecht in die Luft feuerte. Sein Bootsführer, wahrscheinlich ein Theoretiker, der sich der Luftbewegungen in der Höhe nicht bewußt war, bestand darauf, ein dickes Telefonbuch auf dem Kopf zu tragen. Keine der Kugeln landete jedoch näher als 30 Meter vom Boot, manche kamen bis zu 400 Meter entfernt herunter, und einige konnten überhaupt nicht mehr beobachtet werden. D.F. Großbritannien 190

Bullaugen-Paradoxon Frage Weshalb und seit wann baut man in Schiffsrümpfe runde Fenster ein? CM. Großbritannien Antwort Ich nehme an, der Briefschreiber bezieht sich auf alte Bilder und Stiche von Schiffen aus Holz, bei denen die Bullaugen (üblicherweise Schießscharten) quadratisch oder rechteckig sind, und fragt sich, weshalb diese Öff­ nungen bei Schiffen mit Stahlrumpf rund sind. Holz als Baumaterial ist faserig und ziemlich biegsam (hölzerne Schiffe knarrten tatsächlich, und dieses Geräusch wurde durch die Bewegungen der Balken aufgrund der Welleneinwirkung verursacht). Andererseits ist Holz äußerst widerstandsfähig gegenüber einer Materialermüdung durch Belastung. Man muß nur einmal versuchen, ein Stück feuchtes Weidenholz durch wiederholtes Biegen in entgegengesetzte Richtungen zu zerbrechen, und das Verfahren dann mit einer Eisenstange gleichen Quer­ schnitts wiederholen. Bei Eisenmetallen (tatsächlich bei fast allen Metallen) kommt es sehr leicht zu kristallinen Brüchen, da wiederholte Belastungen in entgegengesetzten Richtungen zu Veränderungen in der Kornstruktur führen. Die Wirkung ist vom Querschnitt, der Wärmebehandlung, dem Kohlenstoffgehalt und den unterschied­ lichen Legierungsbestandteüen abhängig. Gegen Ende des neunzehnten Jahrhunderts wurden bei Handelsschiffen und in der Folge auch bei Kriegsschiffen Metallrümpfe zur Regel. Die Schiffbauer fanden ziemlich schnell heraus, daß jede rechteckige oder quadratische Öffnung in einem Schiff, sei es in einem Deck (Luke) oder im Rumpf (Bullauge), ein Angriffspunkt für Material­ 191

ermüdung war, die in den Ecken begann. Aufgrund von Verbiegungen, die durch den Wellengang hervorgerufen wurden, rissen Rumpf oder Deck an diesen Stellen buchstäblich auf; je rauher die See, desto größer die Belastungen. Die armen Seeleute stellten fest, daß ihr Schiff gerade unter den schlimmsten Wetterbedingungen mit großer Wahrscheinlichkeit auseinanderzufallen drohte. Deshalb entwarfen die Schiffbauer runde Bullaugen und abgerun­ dete Ecken für Decksluken. So gab es keine scharfen Ecken mehr, an denen sich die Belastungen konzentrieren konnten. D.L. Großbritannien

Bohrende Frage Frage Warum fliegt ein Geschoß, das von den Zügen im Gewehrlauf in Rotation versetzt wird, mit größerer Genauigkeit? P.F. Großbritannien Antwort Für moderne Gewehre werden kleinkalibrige Geschosse verwendet. Wenn sie kugelförmig wären, würde ihre geringe Masse pro Querschnittsfläche dazu führen, daß sie vom Luftwiderstand außerordentlich stark abgebremst würden. Dadurch würde die Reichweite der Waffe verkürzt und ihre Durchschlagskraft verringert. Damit Kleinkahbergeschosse den militärischen Anforderungen hinsichtlich Reichweite und flacher Flugbahn gerecht wurden, mußte man ihre Masse vergrößern und ihnen eine strömungsgünstigere Form geben. Deshalb 192

mußte das Geschoß viel länger und vorne zugespitzt werden. Ein solches Geschoß ist von Natur aus instabil, wenn es aus einem glatten Lauf verschossen wird. Die kleinste Unregelmäßigkeit oder Unebenheit seiner Oberfläche oder ein Luftwirbel lenken die Geschoßachse aus der ursprünglichen Abschußrichtung. Diese Ablenkung verstärkt sich rasch, sobald das Projektil sich zu überschlagen beginnt. Der zusätzliche Strömungswiderstand führt letztlich zu großer Ungenauigkeit und verringerter Reichweite. Nur wenn das Geschoß mit einem ausreichend hohen Drehimpuls, der diese Störungen überwinden kann, um seine Längsachse rotiert, fliegt es in die vorgesehene Rich­ tung. Letztlich wird das Geschoß zu einem Kreisel, der sich entlang seiner Drehachse bewegt. Dabei fliegt es jedoch nicht in gerader Linie. Abgesehen von der parabolischen Kurve, die sich aus der Einwirkung der Schwerkraft auf das Projektil ergibt, bewirkt der Strömungswiderstand an der Geschoßoberfläche in Verbindung mit den spiralförmigen Riefen, die von den Zügen im Lauf eingraviert worden sind, daß die Flugbahn allmählich in eine Spirale übergeht. R. T. Großbritannien Antwort Ein rotierendes Objekt besitzt einen Drehimpuls, und diese Größe bleibt erhalten. Man kann die Ausrichtung der Rotationsachse nicht ändern, ohne den Drehimpuls zu ändern. Das heißt, ein rotierendes Projektil kann nicht leicht aus seiner Richtung gebracht werden ­ was Gewehrkonstrukteuren und Anwendern offensicht­ lich sehr wichtig ist. Der Effekt ist der gleiche wie bei einem Kreisel: Das Projektil zeigt während seines Fluges immer in die gleiche Richtung, weshalb es, wenn man von 193

der Schwerkraft absieht, eine nahezu geradlinige Flugbahn beibehält. D.F. Großbritannien Antwort Über die größere Genauigkeit hinaus sind es auch internationale Vorschriften, die eine Rotation von Geschossen verlangen. Bei den ersten amerikanischen Sturmgewehren vom Typ M-16 in der Zeit des Vietnamkrieges waren die Läufe nur unzureichend mit Zügen versehen, weshalb die Projektile keinen ausreichenden Drall mitbekamen. Aus diesem Grund taumelten die Geschosse, wenn sie in den menschlichen Körper einschlugen, was zu dem Vorwurf führte, die Amerikaner würden Dum-DumGeschosse einsetzen, die größere Verletzungen verursachen als die herkömmlichen. RH. Finnland

BLASEN, FLÜSSIGKEITEN UND EIS

Weißes Wasser trinken

Frage Warum werden Anis-Getränke wie Pernod oder Sambucca weiß, wenn man Wasser hinzufügt? A.H. Holland Antwort Der Geschmack von Anis-Getränken beruht auf aromatischen Verbindungen, sogenannten Terpenen. Diese sind in Alkohol, aber nicht in Wasser löslich. Die etwa 40 Prozent Alkohol in dem Getränk reichen aus, die Terpene in Lösung zu halten, aber wenn man Wasser hinzufügt, werden sie ausgefällt und ergeben eine milchigweiße Aufschwemmung. Absinth, ein ähnliches Getränk auf Wermutbasis, das wegen seiner Giftwirkung mittlerweile in manchen Ländern verboten ist, ergibt eine eindrucksvollere, grüne Suspension. Terpene sind für viele der herberen Pflanzendüfte und Aromen einschließlich Zitronengras und Thymian verantwortlich. T.L. Australien

Gewürfelt Frage Das Muster der Luftbläschen in Eiswürfeln hat mich immer fasziniert. Warum sind sie in der Mitte am stärksten konzentriert, mit immer kleiner werdenden Bläschen, die sich strahlenförmig nach außen erstrecken?

C-A. C. Großbritannien

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Antwort Die Briefschreiberin hat zwei Effekte beschrieben, die beim Gefriervorgang von Eis auftreten - die Auftrennung einer Lösung in zwei unterschiedliche physikalische Zustandsformen (Phasen) des Festwerdens und die Art, in der Kristalle vorzugsweise wachsen. Leitungswasser enthält im Schnitt 0,003 Gewichtsprozent gelöste Luft, die Löslichkeit von Luft in Eis ist dagegen sehr klein. Wenn man eine Eiswürfelschale ins Gefrierfach stellt, wird die Wärme des Wassers über alle Würfelflächen abgeleitet. Von diesen Außenflächen her beginnen sich Eiskristalle zu bilden, die fast keine Luft enthalten und in Form von Kristallsäulen nach innen wachsen. In dem noch flüssigen Wasser, das sich zwischen diesen Kristallen und in der Mitte des Würfels befindet, kommt es allmählich zu einer vollständigen Sättigung mit der Luft, die aus dem zunächst gebildeten Eis ausgetrieben wird. Wenn die Luftkonzentration im verbliebenen Wasser 0,0038 Prozent erreicht, stellt sich eine sogenannte eutektische Zusammensetzung her - ein Mischungsverhältnis, das den niedrigsten Gefrierpunkt aller möglichen Mischungen dieser Substanz besitzt. Wenn das geschieht, gefriert alles auf einen Schlag, wobei es sich in eine Mi­ schung aus etwa 2,92 Volumenprozent Luft und Eis trennt. Die kleineren, strahlenförmig nach außen verlaufenden Blasen stammen aus dem Eutektikum, das zwischen den Kristallsäulen eingeschlossen war; die höchste Blasenkonzentration findet sich in der Mitte, wo die verbleibende Menge des Eutektikums gefangen war. Ein extremes Beispiel für die Bildung von Kristallsäulen kann man sehen, wenn man in ein Eis am Stiel beißt. Auch beim Metallguß kommt es zur Trennung gelöster Bestandteile und zur Bildung von Kristallsäulen. J.B. Großbritannien 198

Heißes Zeug Frage Ist es wahr, daß heißes Wasser im Gefrierfach schneller gefriert als kaltes? Und wenn ja, warum? L.P. Neuseeland Im New Scientist wurde diese Frage vor vielen Jahren auf­ geworfen und nie zufriedenstellend beantwortet. Dieses Mal können wir die Auseinandersetzung vielleicht eher beilegen, da uns Antworten einiger Leute zugegangen sind, die die richtigen Versuche durchgeführt haben. Obwohl es vielleicht der Anschauung widerspricht, scheint es, als würde heißes Wasser im Kühlschrank schneller gefrieren. Der bessere Wärmeübergang, wenn man den Wasserbehälter in ein vereistes Gefrierfach stellt, sowie ein anderes Verteilungsmuster der Konvektionsströmungen, die es dem heißen Wasser erlauben, schneller zu gefrieren, scheinen die besten Erklärungen zu bieten. Welcher Effekt dabei überwiegt, hängt ab vom Kühlschrank, dem Behälter und dem Ort, an den man ihn stellt. - Die Red. Antwort Der Fragesteller hat recht - Eiswürfel kann man schneller herstellen, wenn man heißes statt kaltes Wasser verwendet. Diesen Effekt erreicht man, wenn man den Behälter mit dem Wasser auf eine mit Reif überzogene oder mit Eis bedeckte Oberfläche stellt. Die höhere Temperatur läßt die vereiste Oberfläche ein wenig anschmel­ zen, was den thermischen Kontakt zwischen dem Behälter und der kalten Oberfläche stark verbessert. Der verstärkte Wärmeübergang wirkt sich weit mehr aus als die größere abzuführende Wärmemenge. Der Effekt ist nicht zu erreichen, wenn man den Behälter frei aufhängt oder auf eine trockene Oberfläche legt. 199

Sir Francis Bacon, der hölzerne Näpfe auf Eis verwendete, war der erste, der diesen Effekt beobachtet hat. Meine eigene Untersuchung ergab, daß man Eiswürfel in 15 statt in 20 Minuten erhalten konnte, wenn die Temperatur im Gefrierfach tief genug war. Der Anreiz, sein Eis ein wenig schneller zu bekommen, ist in Australien offensichtlich ein wenig größer als in kühleren Ländern. M.D.

Universität von Tasmanien, Australien

Sir Francis Bacon war allerdings nicht der erste, der diesen Effekt beobachtet hat. Der nachfolgend abgedruckte Bericht aus der »Meteorologie« des Aristoteles läßt auf eine ähnliche Erklärung schließen: Antwort »Viele Leute, die Wasser rasch abkühlen wollen, stellen es vorher in die Sonne. So gießen zum Beispiel die Einheimischen, wenn sie auf dem Eis ihr Lager auf­ schlagen, um zu fischen (sie hacken ein Loch ins Eis und angeln), warmes Wasser um ihre Angelruten, damit diese schneller festfrieren, denn sie verwenden das Eis wie Blei, um die Ruten zu befestigen.« D.E. Großbritannien Auch scheint es nicht zu stimmen, daß der »Effekt nicht zu erreichen ist, wenn man den Behälter frei aufhängt oder auf eine trockene Oberfläche legt«: Antwort Die Frage wurde 1969 im New Scientist von Erasto Mpemba, einem Studenten aus Tansania, aufge­ worfen. Er entdeckte, daß Eiskrem-Mischungen schneller gefrieren, wenn man sie heiß in die Gefrieranlage stellt, als wenn man sie erst auf Zimmertemperatur abkühlen läßt. 200

Als ich in der sechsten Klasse eine Hausarbeit auf der Fra­ gestellung Mpembas aufbaute, bekam ich von meinen Lehrern die gleichen skeptischen Kommentare zu hören wie er. Zunächst zeigte sich, daß sowohl destilliertes als auch Leitungswasser sich wie die Eiskrem-Mischung verhalten; die chemische Zusammensetzung spielt also keine Rolle. Zweitens erwies sich, daß es zu keiner Reduzierung des Volumens kam, weil vielleicht heißes Wasser verdunstet wäre. Thermofühler im Wasser zeigten, daß Wasser von etwa 10 °C schneller auf den Gefrierpunkt abgekühlt war als Wasser von 30 °C, wie das auch Newtons Gesetz der Abkühlung voraussagt. Anschließend jedoch wurde das Wasser, das mit höherer Temperatur einge­ bracht worden war, schneller fest. Tatsächlich brauchte Wasser, das ich mit einer Ausgangstemperatur von 5 °C ins Gefrierfach eingebracht hatte, am längsten, um fest zu werden, während Wasser mit einer Temperatur von etwa 35 °C die kürzeste Zeit benötigte. Dieses paradoxe Ver­ halten läßt sich durch einen steilen Temperaturgradien­ ten im Wasser erklären. Die Rate des Wärmeverlustes an der oberen Oberfläche ist der Temperatur proportional. Wenn man die Temperatur an der Oberfläche höher halten kann als im Kern der Flüssigkeit, ist der Wärmeübergang höher als bei der gleichen, aber gleichmäßig verteilten Durchschnittstemperatur. Wenn sich das Wasser in einer hohen Metallkanne und nicht in einer flachen Schale befindet, verschwindet der paradoxe Effekt. Wir erklärten das damit, daß die Temperaturgradienten in der hohen Kanne durch die Wärmeleitung über die Metallwände kurzgeschlossen wurden. Diese Frage hat mich sicherlich dazu gebracht, allgemein anerkanntes Wissen nur noch zurückhaltend anzuerkennen, wenn es zu Beobachtungen kommt, die nicht 201

mit Annahmen übereinstimmen, die man für zutreffend hält. J. N. C. Großbritannien

Antwort Beim klassischen Experiment verwendet man zwei Metalleimer, die man in einer kalten und vorzugs­ weise windigen Nacht ins Freie stellt. Stehendes Wasser ist ein schlechter Wärmeleiter, und oben sowie an den Eimerwänden bildet sich Eis. Falls das Wasser anfangs eine Temperatur von etwa 10 °C hat, kühlt sich der Kern sehr langsam ab, besonders dann, wenn an der Oberfläche loses Eis schwimmt, das die normale Konvektion behindert. Das wärmere Wasser hat keine Möglichkeit, mit dem kalten Eimer in Berührung zu kommen und seine Energie nach außen abzugeben. Wenn die Anfangstemperatur bei 40 °C liegt, setzt starke Konvektion ein, ehe ein Teil des Wassers gefrieren kann. Deshalb kühlt die Gesamtmasse sich rasch und homogen ab. Auch wenn sich später das erste Eis bildet, kann die vollständige Verfestigung des Wassers schneller ablaufen als bei Wasser, das mit niedriger Temperatur begonnen hat. Entscheidend sind die Ausgangsbedingungen. Wenn der kalte Eimer mit 0,1 °C beginnt, während der warme 99,9 °C hat, wird der Versuch offenkundig keine Überraschungen erbringen. Die Gefäße müssen so groß sein, daß die Konvektion mit einem kleinen Temperaturgradienten aufrechterhalten bleibt, aber klein genug, daß die Wärme schnell von den Oberflächen des Eimers abgeführt wird. In einer windigen Nacht hilft die verstärkte Luftkühlung dabei mit. In einem Haushalts-Gefrierfach lassen sich entsprechende Bedingungen nur schwer herstellen, aber in einem industriellen Kühlgerät oder der Klimakammer 202

eines Laboratoriums kann man diese Anomalie demonstrieren. A.C. Großbritannien Antwort Es stimmt, und ich habe die Behauptung in einem Versuch bestätigt. Es gibt nur eine Einschränkung: Der Wasserbehälter muß relativ klein sein, damit die Kühlkapazität des Gefriergeräts nicht zum begrenzenden Faktor wird. Bei kaltem Wasser bildet sich das erste Eis als schwim­ mende Haut, die den weiteren konvektiven Wärmeüber­ gang an der Oberfläche behindert. Bei heißem Wasser bildet sich das Eis zuerst am Boden und an den Wänden des Behälters, während die Oberfläche flüssig und relativ warm bleibt. Dadurch kann die Wärmeabstrahlung mit einer höheren Rate weitergehen. Der große Temperaturunterschied treibt eine kräftige Konvektionszirkulation an, die weitere Wärme an die Oberfläche transportiert, selbst wenn der größte Teil des Wassers bereits gefroren ist. T.H. Großbritannien

Antwort Das ist ein Trivialmythos. Im Gefrierfach friert heißes Wasser nicht schneller ein als kaltes. Dagegen gefriert heißes Wasser, das man vorher wieder auf Zimmertemperatur abkühlen läßt, schneller ein als solches, das man überhaupt nicht vorbehandelt hat. Dies liegt daran, daß Wasser beim Erhitzen gelöste Gase freisetzt (vorwiegend Stickstoff und Sauerstoff), die sonst die Rate des Kristallwachstums herabsetzen. T.T.

Universität von Tasmanien, Australien

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Der skeptische T. T. von der Universität von Tasmanien sollte vielleicht einmal zum Kühlschrank unseres ersten Briefschreibers M. D. hinüberspazieren, der ebenfalls an dieser Universität arbeitet. Dessen Versuchsergebnisse lassen annehmen, daß es den Effekt gibt - fehlende gelöste Gase könnten ein weiterer Faktor sein, der Kristalle beschleunigt wachsen läßt. Und es könnte noch einen Faktor geben, den keiner der bisherigen Briefschreiber berücksichtigt hat - Unterküh­ lung. Neuere Forschungsergebnisse, über die der New Scientist (vom 4. Mai 1996) berichtet hat, zeigen, daß heißes Wasser, weil Wasser bei unterschiedlichen Temperatu­ ren gefrieren kann, bereits vor kaltem Wasser mit dem Gefrieren beginnen könnte. Ob es dann aber auch zuerst vollständig gefriert, ist vielleicht noch eine ganz andere Frage. - Die Red. Antwort In wissenschaftlich kontrollierten Versuchen scheint es diesen Effekt wirklich zu geben. Wir nehmen an, daß die Temperatur im Gefrierfach während des Einfrierens konstant bleibt, ebenso die Variablen der Versuchsanordnungen wie Behältergröße, Wärmeleitung und die Konvektionseigenschaften innerhalb und außerhalb des Behälters. Dennoch glaube ich, daß noch eine weitere Variable be­ teiligt ist, und zwar eine bisher übersehene Temperaturab­ weichung im Gefriergerät. Die Temperaturschwankungen innerhalb des Eisfachs hängen von der Empfindlichkeit des Thermostaten und den zeitlichen Vorgaben seines Kontrollsystems ab. Wir dürfen annehmen, daß die zum Kühlen aufgewandte Energie bei der normalen Nenntemperatur des Gerätes ebenfalls im normalen Bereich liegt. Wenn man ein Gefäß mit kaltem Wasser einbringt, dürfte sich das auf diese Energieabgabe kaum auswirken, da der 204

Thermostat nicht darauf anspricht. Ein Gefäß mit heißem Wasser dagegen kann den Temperaturfühler leichter aktivieren und eine kurze, aber intensive Kühlung auslösen, wobei die Temperatur wegen der möglichen Zeitverzöge­ rung des Kontrollsystems über den Nennwert hinaus abgesenkt wird. Ein Beobachter im Haushalt könnte diesen Effekt vielleicht übersehen. Etwas Ähnliches habe ich in einer elektrischen Sauna erlebt. Nachdem ich den Temperaturfühler durch Wasserspritzer genarrt hatte, konnte ich die Wärmeabgabe des Ofens steigern. M.J.

Universität von Oulu, Finnland

Durchsichtige Eiswürfel Frage Wie erhält man transparentes Eis? Das Eis aus meinem Gefrierfach enthält immer Blasen. Ich habe abgekochtes und gefiltertes Wasser verwendet, aber das Eis sieht nie so aus wie in den Werbespots für Scotch Whisky. P.S.

Monash- Universität, Australien

Antwort Das zu Hause im Gefrierfach erzeugte Eis ist immer trüb, da das verwendete Leitungswasser etwa 0,003 Gewichtsprozent gelöste Luft enthält. Wenn die Tempera­ tur des Wassers in der Eisschale unter den Gefrierpunkt sinkt, bilden sich an den Rändern der Würfelbegrenzung Kristalle. Sie bestehen aus reinem Eis und enthalten sehr wenig Luft, da sie sich sehr schlecht in Eis löst und vom Rest des flüssigen Wassers noch in Lösung gehalten werden kann. Sobald die Konzentration der Luft in der Flüssigkeit 205

0,0038 Gewichtsprozent erreicht und die Temperatur auf minus 0,0024 °C gefallen ist, kann das Wasser keine Luft mehr in Lösung halten; es beginnt eine neue Reaktion. Mit dem Einfrieren des Wassers wird die Luft aus der Lösung verdrängt. Bei den nun vorliegenden Temperatur- und Druckverhältnissen liegt die Luft als Gas vor, deshalb bildet sie Blasen im Eis. Kommerzielle Eismaschinen erzeugen schönes, klares Eis, weil hier ein ständiger Wasserstrom über tiefgekühlte Metallzapfen oder Metallschalen rinnt. Dadurch friert ein Teil des Wassers aus, während der Rest abgeleitet wird, bevor die Luftkonzentration zu hoch wird. Wenn die Eis­ schicht dick genug ist, erwärmt man die Metallzapfen oder die Schalen und löst so das kristallklare Eis, das für Filmaufnahmen geeignet ist, von ihnen ab. Ohne eine solche Eismaschine wird der Fragesteller wohl mit trüben Eiswürfeln vorliebnehmen müssen. AS. Großbritannien

Antwort Bei 4 °C ist die Dichte des Wassers am höchsten. Darunter wird Wasser, wenn man es bis zum Gefrierpunkt abkühlt, weniger dicht. Wenn die Abkühlung zu schnell verläuft, was dazu führt, daß bestimmte Bereiche des Wassers eine andere Temperatur annehmen als andere, entstehen im Eis Luftblasen. Eis bildet sich normalerweise zuerst an der Wasseroberfläche, weil das etwas wärmere und damit dichtere Wasser unter die sich bildende Eisschicht absinkt. Außerdem ist es in der Regel die oberste Schicht, die mit der kalten Umgebung in Verbindung steht. Das ganze läuft so ähnlich ab wie in einem gefrierenden See. Die unterschiedlichen Ausdehnungsraten in verschiedenen Bereichen des Wassers sorgen zwangsläufig für Luftblasen, 206

die wegen der darüberliegenden Eisschicht nicht entweichen können. Der Trick, wie man Luftblasen vermeidet, besteht darin, das Wasser sehr langsam abzukühlen; bei einem kleinen Temperaturgradienten kommt es nicht zu sehr großen Unterschieden bei der Ausdehnung. Bei langsamer Abkühlung hat die Luft auch ausreichend Zeit, durch die Flüssigkeit zu wandern und zu entweichen, ehe sie im festen Eis gefangen ist. H. Y.L. Großbritannien

Antwort Wasser enthält gelöste Gase. Wenn es gefriert, wird das Gas ausgetrieben und bildet Blasen, die im Eis gefangen sind und es undurchsichtig machen. Wenn man ungetrübtes Eis erhalten will, sollte man eher warmes als kaltes Wasser verwenden, da ersteres weniger gelöstes Gas enthält. Außerdem sollte man versuchen, den Kühlschrank schwächer einzustellen und den Gasen so mehr Zeit zum Entweichen zu geben. Ich habe es ausprobiert: Es funktioniert sehr gut. G.S. Großbritannien

Antwort Ich fürchte, der Briefschreiber ist auf einen Be­ rufsfotografen hereingefallen, der in Anzeigen für Scotch handgemachte Kunststoff-»Eiswürfel« verwendet, weil sie unter den Studiolampen nicht schmelzen. Wenn er genau hinsieht, bemerkt er vielleicht auch die winzigen »Blasen« aus Glas, die man an der Oberfläche anderer Getränke verwendet - auch sie verschwinden nicht im falschen Augenblick. M.H. Großbritannien

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Wasser auf Abwegen Frage Warum zieht ein elektrostatisch geladener Plastikkamm einen Wasserstrahl an? Das Experiment kann man im Badezimmer selbst durchführen. Man drehe den Wasserhahn auf, bis man einen dünnen, gleichmäßigen Wasserstrahl erhält. Dann kämmt man sich die Haare und hält den Kamm in die Nähe der Austrittsöffnung. Der Strahl kann stark abgelenkt werden. Welche Eigenschaft des Wassers ist an dieser Erscheinung beteiligt? D.D. Irland Antwort Wassermoleküle sind elektrisch neutral, aber wie die Moleküle anderer dielektrischer Substanzen sind sie durch Bereiche negativer und positiver Ladung gekennzeichnet. Das elektrische Feld, das der Kamm erzeugt (es stammt von überschüssigen Elektronen, die der Kamm aufgrund der Reibung beim Kämmen aufgenommen hat), zieht die positiven Bereiche der Wassermoleküle an und stoßt die negativen ab. Da Wasser kein Metall ist, können die Ladungen nicht frei durch die dielektrische Substanz zum elektrischen Feld wandern. Statt dessen werden die Moleküle durch das Feld gedreht und gestreckt und richten sich weitgehend entlang der Feldlinien aus, wobei die positiv geladenen »Köpfe« alle zum Kamm weisen. Im Inneren des Strahls heben die Ladungen der Moleküle sich also gegenseitig auf, beim Übergang zwischen Wasser und Luft in der Nähe des Kammes und in der diesem Bereich gegenüberliegenden Übergangszone dagegen nicht. Dort sind sie nicht durch komplementäre Ladungen neutralisiert und bauen deshalb auf den gegenüberliegenden Seiten der zylindrischen Wassersäule Bereiche mit po­ 208

sitiver bzw. negativer Ladung auf. Damit ist der Strahl polarisiert, und deswegen wird er von einem elektrischen Feld angezogen. Falls das von dem Kamm erzeugte Feld in größerer Entfernung (also auf der gegenüberliegenden Seite des Wasserstrahls) schwächer ist, stößt es die entfernteren negati­ ven Ladungen mit geringerer Kraft ab, als es die positiven Ladungen anzieht; in dem Strahl führt das zu einer resultierenden Kraft, die ihn zum Kamm hin ablenkt. In einem vollkommen gleichförmigen elektrischen Feld, das man bei diesem Versuch zum Beispiel durch einen unendlich langen Kamm in einer riesigen Badewanne erzeugen könnte, würde der Wasserstrahl nicht abgelenkt. Experi­ mentell ist diese Anordnung nur schwer herzustellen, da die auf den Strahl wirkende Kraft vom Gradienten des Quadrats der Feldstärke abhängt, die empfindlich auf fehlende Gleichförmigkeit in einem sehr kleinen Feld reagiert. Wasser ist keineswegs die einzige Möglichkeit, diesen sogenannten Doff-Effekt vorzuführen. Man kann es im Küchenausguß mit schwarzem Sirup ausprobieren. Man läßt ihn als dünnen Faden von einem Eßlöffel abfließen; wegen der hohen Viskosität der Flüssigkeit fließt sie sehr langsam, so daß das elektrische Feld mehr Zeit hat, auf den jeweiligen Abschnitt des Fadens einzuwirken. Die Ablenkung, die sich daraus ergibt, ist sehenswert. R.K. Großbritannien Antwort Der Kamm wirkt sich auch noch ganz anders aus. Wenn der Wasserstrahl aus dem Hahn austritt, zerfällt er am Ende in Tropfen. Eine elektrische Ladung verändert die Größe der Tröpfchen, wobei eine schwache Ladung größere Tropfen erzeugt als üblich. Das kommt von der 209

schwachen Ladung auf den Tropfen an den gegenüberlie­ genden Seiten des Strahls, die sich deswegen gegenseitig anziehen. Wenn eine starke Ladung wirkt, wird der jeweilige Tropfen durch die Abstoßungskräfte in seinem Inne­ ren auseinandergerissen. E.E. Großbritannien

Luftmatratzen Frage Wie man mir gesagt hat, würde ich, wenn ich auf einer Luftmatratze im Wasser in der Nähe des Ufers liege, immer aufs Meer hinausgetrieben, selbst wenn gar kein Wind weht. Trifft das zu? Und wenn ja, warum? A. C. Kanada Antwort Das trifft nicht zwangsläufig zu. Es hängt von der Kombination von Strömungen, Wellenformen und am stärksten vom Wind ab. Es gibt jedoch einige Faktoren, die ein Hinaustreiben aufs Meer begünstigen. Die ankommenden Wellen haben wenig Einfluß auf eine glatte, leichte und nicht tief im Wasser liegende Blase von der Art einer Luftmatratze. Sie können ihr also keinen starken Im­ puls mitgeben. Auch eine höhere Wellengeschwindigkeit kann den »Zugriff« auf die Matratze nicht verstärken. Und je schneller sich die Matratze bewegt, desto höher wird ihr Luftwiderstand. Lange, sich aufbauende Wellenkämme rollen normalerweise schnell und hoch an, was in geringerem Maße auch für bereits gebrochene Wellen zutrifft. Diese Wellen laufen schnell durch, deshalb ist ihre Wirkung nur von kurzer Dauer. Wenn man eine unbesetzt treibende Matratze be­ 210

obachtet, kann man sehen, daß die meisten Wellen unter ihr durchlaufen, ohne sie nennenswert zum Strand hin zu beschleunigen. Der Rücklauf ist langsamer und niedriger als bei der hereinkommenden Welle, dafür dauert er länger und nimmt die Matratze eher weiter in Richtung aufs offene Meer mit. Außerhalb der Brandungszone verschwindet dieser Effekt, und die Matratze treibt mehr mit dem Wind und den Strömungen. Wenn die Matratze mit jemandem besetzt ist, der dichter als Luft ist, liegt sie tiefer im Wasser, und die Wellen können besser angreifen; die Drift aufs Meer läßt nach. Tatsächlich kann ein geschickter Matratzenreiter landeinwärts surfen, wenn er die Massenverteilung so steuert, daß er die Kraft der hereinkommenden Welle nutzen kann. Im allgemeinen aber wird die Matratze immer in die fal­ sche Richtung unterwegs sein, besonders wenn man kein guter Schwimmer oder geschickter Surfer ist. Selbst auflandige Winde sind nicht verläßlich - in manchen Gegenden können sie innerhalb von Minuten die Richtung wechseln. L.R. Südafrika Antwort Es handelt sich hier um das Beispiel einer eingeschränkten Zufallsbewegung. Man stelle sich vor, die Matratze werde ausschließlich zufällig durch Wind, Wellen und Strömungen bewegt. Über die Zeit summieren sich all diese kleinen Zufallsbewegungen zu einer Netto-Ortsver­ änderung in einer vom Zufall bestimmten Richtung. (Die Wahrscheinlichkeitstheorie zeigt, daß die zurückgelegte Entfernung mit der Quadratwurzel der verstrichenen Zeit zunimmt.) Da die Matratze in Ufernähe startet, kann sie sich insoweit nur bis ans Ufer bewegen. In gewisser Weise 211

»prallt« sie also vom Ufer zurück. Insgesamt gesehen treibt sie demnach aufs Meer hinaus, auch wenn kein ablandiger Wind und keine Strömung beteiligt sind. A.K. Großbritannien

Schaumschlägerei Frage Weshalb verschwindet der ganze Schaum in meinem Schaumbad, wenn ich Seife benutze? Wie kann ich das verhindern? M. W. Großbritannien Antwort Sowohl das Schaumbad als auch die Seife bestehen aus oberflächenaktiven Wirkstoffen, die aber normalerweise auf entgegengesetzten und unvereinbaren Wirkungsmechanismen beruhen; deshalb fällt das Schaumbad zusammen. Oberflächenaktive Moleküle sind normalerweise wie Kaulquappen mit verlängertem Schwanz geformt. Der Kopf ist hydrophil (wasseranziehend) und kann sowohl positiv (kationisch) als auch negativ (anio­ nisch) geladen sein, während der Schwanz lipophü (fettanziehend) und wasserabstoßend ist und keine Ladung trägt. Die schaumbildenden und waschaktiven Eigenschaften der oberflächenaktiven Stoffe leiten sich aus diesen charakteristischen Strukturen ab. Das Problem entsteht, weil für Schaumbäder in der Regel kationische Substanzen gewählt werden, die besonders schaumaktiv sind, während Seifen mit ihren guten Wasch­ eigenschaften anionische Stoffe enthalten. Wenn beide zusammentreffen, ziehen die entgegenge­ setzt geladenen Köpfe sich gegenseitig stark an, wodurch 212

ein 1:1 -Komplex der beiden oberflächenaktiven Moleküle entsteht. Solche Strukturen besitzen weder gute schaumbildende noch gute waschaktive Eigenschaften, so daß der Schaum zusammenfallt. Zum Glück verwendet man Seife meist im Überschuß, so daß deren Wirkung nicht völlig verlorengeht. Der unterschiedliche Oberflächeneffekt tritt auch bei Haarkuren und Shampoos auf; aus diesem Grund stehen erst seit kurzem Zwei-in-eins-Formeln zur Verfügung. Jeder Versuch, die beiden direkt zu mischen, würde zu einer Schmiere führen, die entweder nicht als Shampoo oder nicht als Kur taugen würde. Bei den neuen Formeln für Shampoos mit Haarkur hat man eine Menge patentierter Tricks angewandt, die vor allem dazu dienen, den Kurbestandteil vom Shampoo getrennt zu halten, bis er durch die Lösewirkung beim Ausspülen des Shampoos freigesetzt wird. J.B. Holland

Blasen, die sich finden Frage Mir ist aufgefallen, daß einzelne Seifenblasen, die durch fallende Wassertropfen erzeugt werden, gern eine einsame (und kurze) Existenz führen, in der sie zufallsgesteuert über die Wasseroberfläche driften. Wenn ihnen aber andere, gleichgesinnte Blasen nahekommen, scheinen sie sich unwiderstehlich zueinander hingezogen zu fühlen. Wenn sie etwa einen Blasendurchmesser voneinander entfernt sind, kommt es vor, daß sie plötzlich beschleunigen und sich zu einer Gruppierung von zwei oder mehr Blasen vereinigen. Das geschieht auch, wenn Blasen sich dem Rand der Ba­ 213

dewanne (oder auch Körperteilen, die zufällig aus dem Wasser ragen) nähern. Wodurch wird das bewirkt? LH. Großbritannien Antwort Für diese Effekte ist die Ober- oder Grenzflächenspannung verantwortlich, obwohl man die Zusam­ menballung der Blasen in zwei verschiedene Phasen unterteilen kann. Zunächst liegt der Innendruck einer einzelnen Blase ein wenig über dem Luftdruck der Umgebung. Das kommt von der Oberflächenspannung, die die Oberfläche der Kugel zu verkleinern sucht und sie deshalb zusam­ mendrückt. Dadurch verhält die Wasseroberfläche innerhalb der Blase sich wie ein winziger Schwimmkörper und steigt so weit wie möglich an. Die Wasseroberfläche in der Umgebung der Blase wird in einer ansteigenden Kurve, dem sogenannten Meniskus, angezogen, auch hier wieder auf Grund der Grenzflächenspannung. Eine Blase, die auf diese ansteigende Flache trifft, gleitet daran nach oben. Sobald die beiden Blasen sich berühren, zwingt sie die Oberflächenspannung in die Konfiguration mit der kleinsten gemeinsamen Oberfläche, was bei Blasen gleicher Größe auf zwei Viertelkugeln hinausläuft, die entlang einer ebenen Trennfläche aneinanderliegen. Wenn Blasen sich in der Mitte einer unbewegten Wassermasse verbinden, kann man vielleicht die durch ihren Zusammenschluß freigesetzte Energie in Form einer schwachen kreisförmi­ gen Welle beobachten. Jeder Meniskus wirkt anziehend auf Blasen, deshalb bewegen sie sich auf die Ränder der Badewanne oder andere Gegenstände zu. Da diese Menisken sich aber nicht weit ins Wasser erstrecken, hat die Kraft zwischen den Seifenblasen keine große Reichweite. T.M. Großbritannien 214

Antwort Man stelle sich eine einzelne Blase auf einer großen Wassermasse vor. In ihrer Umgebung verläuft die Oberflächenspannung gleichförmig (deshalb ist die Blase rund), wobei die Spannung abnimmt, je mehr man sich der Blase nähert. Da die Grenzflächenspannung gleichmäßig verteilt ist, übt sie keinerlei einseitig gerichtete Kraft auf die Blase aus. Diese driftet entsprechend der bei ihrer Ent­ stehung vorliegenden Impulse und der Luftdruckschwankungen über die Wasserfläche. Wenn zwei Blasen so nahe aneinander vorbeitreiben, daß sich ihre Spannungszonen überschneiden, ist das Gleichgewicht gestört. Das führt zu einem Bereich mit verminderter Spannung, den die höhere Spannung in den anderen Bereichen auszugleichen sucht. Die beiden Blasen ziehen einander an, was zu einem neuen Gleichgewicht führt. R. A. B. Großbritannien

Überschäumend Frage Wenn man Schaumwein oder Bier in ein trockenes Glas gießt, schäumt es über. Bei einem nassen Glas passiert das nicht. Wenn man ein wenig Schaumwein so in ein Glas gießt, daß der Schaum bis an den Rand steigt, und dann wartet, bis er sich gesetzt hat, kann man den übrigen Wein schnell eingießen, ohne daß er überschäumt. Woran liegt das? H. S. C. Australien

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Antwort Bier, Schaumwein und andere prickelnde Getränke sind Flüssigkeiten, die eine übersättigte Lösung von Gasen enthalten. Obwohl Gas aufgrund der Thermodynamik gern aus der gelösten Form ausperlen würde, ist eine Blasenbildung unwahrscheinlich, da sie mit kleinen Blasen anfangen muß. Der Druck in diesen winzigen Blasen kann bei einem Durchmesser von nur 0,1 Mikrometern etwa 30 Atmosphären betragen. Da die Löslichkeit von Gasen mit zunehmendem Druck wächst (Henry-Gesetz), wird das Gas ebenso schnell wieder in die Lösung zurückgeführt, wie es austritt. Bläschen können sich um Staubteilchen, an Oberflächenunregelmäßigkeiten und an Kratzern bilden. Diese Keimbereiche sind wasserabstoßend und lassen Gaseinschlüsse wachsen, ohne daß sich anfangs winzige Blasen ausbilden. Sobald ein Gaseinschluß eine kritische Größe erreicht hat, stülpt er sich aus und rundet sich zu einer richtigen gewölbten Blase, deren Krümmungsradius so groß ist, daß es nicht zu einem Zusammenbruch kommt. D. P. M.

Universität Leeds, Großbritannien

Antwort Außerdem tritt dabei noch ein Kaskadeneffekt auf. Wenn die Zahl der Bläschen einen bestimmten Wert pro Volumeneinheit erreicht, stellt das eine eigene physikalische Störgröße dar, die noch mehr Bläschen freisetzt. Es gibt eine Vielfalt von Unvollkommenheiten, die zu beschleunigter Bläschenbildung führen. Wenn man das Glas an der Luft trocknen läßt, nachdem man es in hartem Wasser gespült hat, können winzige Salzkristalle (zum Beispiel Kalziumphosphat) zurückbleiben. Wenn man es mit einem Geschirrtuch abtrocknet, können mikroskopi­ sche Baumwollfasern zurückbleiben. Auf dem Glas können sich auch Staubpartikel abgelagert haben, wenn es für 216

einige Zeit mit der Öffnung nach oben herumgestanden ist. Und zuletzt finden sich auf den Innenflächen aller nicht fabrikneuen Gläser winzige Kratzer. Sobald die Innenfläche des Glases angefeuchtet ist, sind alle Salzkristalle aufgelöst, und die Baumwollfasern wirken nicht länger als Bläschenkeime. Die meisten Staubteilchen sowie die Kratzer sind natürlich noch immer da. Diese sind jedoch mit Flüssigkeit überzogen, und die neu hinzugefügte, kohlensäurehaltige Flüssigkeit kommt nur sehr langsam an sie heran. Es werden zwar immer noch Blasen erzeugt, aber ihre Zahl reicht nicht aus, um den Kaskadeneffekt auszulösen. Also schäumt das Getränk nicht über. A.D. Großbritannien Antwort Den oben beschriebenen Effekt kann man sehr gut demonstrieren, wenn man die Innenseite eines Glases sorgfältig mit Öl überzieht, das die Oberfläche sehr viel besser abdecken kann als Wasser. Dann gießt man ein kohlensäurehaltiges Getränk ein, z. B. Limonade. Es wird gar nicht oder kaum aufbrausen. Wenn man dann Millionen Bläschenkeime in Form eines großen Teelöffels Zucker hinzufügt, wird das ganze wie ein Vulkan übersprudeln. R.B. Großbritannien Antwort Dank moderner Produktionstechniken sind die heutigen Gläser von so guter Qualität, daß manche Hersteller, vor allem bei Biergläsern, absichtlich Unregelmäßigkeiten einbauen, damit genug Bläschen entstehen und die Blume auf unserem Bierchen lange hält. T.F. Großbritannien

UNSER KÖRPER

So holt man sich den Tod - oder auch nicht Frage Besteht ein Zusammenhang zwischen Frieren und Erkältungskrankheiten? Falls nicht, wieso heißt es dann immer, man werde sich eine Erkältung holen, wenn man sich im Schlaf nicht zudeckt oder in Zugluft schläft? A.P. Großbritannien Antwort Nein, es gibt keinen Zusammenhang. Diese irrige Verbindung hat sich aus mehreren Gründen entwik­ kelt. Viren, die Erkältungen verursachen, verbreiten sich im Winter schneller, weil die Menschen sich mehr in Räumen aufhalten und enger beieinander leben. Man läßt die Fenster geschlossen, und so kann die mit Viren durch­ setzte Luft nicht mit »frischer« Luft von draußen verdünnt werden. Dadurch können sich die Viren leichter ausbreiten. In kalter, trockener Winterluft schwellen die Nasen­ schleimhäute an. Das führt dann zu der »laufenden Nase«, die wir oft fälschlicherweise mit einer durch ein Erkältungsvirus hervorgerufenen Infektion verbinden. Die Erfahrung, sich zu verkühlen und anschließend eine Erkältung zu bekommen, ist eigentlich eine Umkehrung des tatsächlichen Ablaufs. Wenn man friert, ist das oft das erste Anzeichen von Fieber, und das wiederum ist das Ergebnis und nicht die Ursache der Infektion durch ein Erkältungsvirus. M.E. Neuseeland

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Antwort Untersuchungen zufolge gibt es keine Verbin­ dung zwischen der Umgebungstemperatur und Erkäl­ tungskrankheiten. Der Volksglaube, man bekomme Er­ kältungen, Grippe oder Lungenentzündung, wenn man sich der Kälte aussetzt, gründet sich auf die kurze Fieberphase, die den ausgeprägteren Symptomen dieser Krankheiten vorausgeht. Während dieser Fieberschübe fühlt sich der Kranke kalt, und er fröstelt. Wenn er dann wenig später andere Symptome entwickelt, verknüpft der Patient die Krankheit damit, daß er sich »verkühlt« habe. Die Tatsache, daß isoliert in der Antarktis lebende Forscher sich niemals Erkältungen holen, beweist, daß man sie von anderen Menschen und nicht von der »Kälte« bekommt. P.G.-F. Großbritannien

Antwort Im Grunde hat man kaum eine Chance, sich in der Kälte eine »Erkältung« zu holen. Der als gewöhnlicher Erkältungsvirus bekannte Erreger stirbt in der Kälte; um gedeihen zu können, benötigt er Wärme (zum Beispiel neben dem Kaminfeuer, das man in der gemütlichen Stube anzündet, um die Kälte fernzuhalten). E.

L(e)ichtes Niesen Frage Mir ist aufgefallen, daß viele Menschen niesen, wenn sie aus einer dunklen Umgebung in sehr helles Licht treten. Was ist der Grund dafür? D.B. Großbritannien

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Antwort S.J.

Photonen, die in die Nase eindringen!

Großbritannien

Antwort Ich glaube, die Antwort ist ziemlich einfach: Wenn die Sonne auf einen bestimmten Bereich scheint, besonders wenn dieser mit Glas überdacht oder umschlossen ist, steigt die Temperatur dort merklich an. Die so erwärmte Luft, die in der Folge aufsteigt, enthält Millionen Staubpartikel und kleine Härchen. Diese Teilchen steigen einem, sobald sie aufgewirbelt werden, innerhalb von Sekunden buchstäblich in die Nase - und deshalb niest man. A. B. Großbritannien Antwort Meine Mutter, eine meiner Schwestern und ich erleben das regelmäßig. Ich glaube, es ist genetisch bedingt und verleiht einem einen noch unerkannten evolutionären Vorteil. Ich habe viele Menschen befragt, und wir SonnenNieser scheinen eine Minderheit zu sein. Da aber die Ozonschicht dünner wird und mehr ultraviolettes Licht durch die Atmosphäre dringt, wird es zunehmend gefährlicher, direktes Sonnenlicht ins Auge fallen zu lassen. Wir Träger des Sonnen-Nieser-Gens setzen uns dem nicht aus, da unsere Augen sich automatisch schließen, wenn wir niesen! Der Rest der Menschheit wird allmählich erblinden, was von der natürlichen Auslese im allgemeinen nicht begünstigt wird. A.H. Großbritannien

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Antwort Die Neigung, in hellem Licht zu niesen, nennt man lichtbedingte Rhinoconjunctivitis. Sie ist genetisch bedingt, wird vererbt und tritt bei 18 bis 35 Prozent der Bevölkerung auf. Das Niesen wird ausgelöst, weil die Schutzreflexe der Augen (in diesem Fall gegenüber hellem Licht) und der Nase eng miteinander verknüpft sind. In ähnlicher Weise schließen sich die Augen, wenn wir niesen, und sie tränen auch. Lichtbedingtes Niesen ist eine bekannte Gefahr für die Piloten von Kampfflugzeugen, besonders wenn sie ihr Flugzeug in die Sonne drehen oder nachts dem Aufblitzen von Flugabwehrfeuer ausgesetzt sind. R.E.

Forschungszentrum für Erkältung- und Nasenkrankheiten Cardiff,

Großbritannien

Handgreiflicher Vorteil Frage Warum haben wir Fingerabdrücke? Zu welchem Zweck könnten sie sich entwickelt: haben? M.N. Großbritannien Antwort Die Rillen der Finger helfen uns unter vielfälti­ gen Bedingungen beim Greifen und beim Hantieren mit Gegenständen. Sic arbeiten nach dem gleichen Prinzip wie das Profil eines Autoreifens. Während man unter trocke­ nen Bedingungen auch mit einer glatten Hautoberfläche gut greifen kann, ist sie bei Nässe nutzlos. Deshalb haben wir ein System von Rillen und Erhebungen entwickelt, die Wasser von den Fingerspitzen ableiten und eine trockene Oberfläche herstellen, mit der besser zu greifen ist. Das 224

einzigartige Muster ist nichts als ein nützlicher Nebeneffekt, den die Polizei einsetzt, um Menschen zu identifizieren. J.C. Großbritannien Antwort Fingerabdrücke sind der sichtbare Teil der Papillarlinien, wo die Epidermis der Haut in die Lederhaut hinunterreicht und eine verzahnte Struktur (ähnlich wie verschränkte Finger) bildet. Diese Verzahnung schützt vor Belastungen durch Scherkräfte, die sonst die beiden Hautschichten voneinander trennen würden, worauf sich im Zwischenraum Flüssigkeit (in Form einer Blase) ansammeln könnte. Sie kommen an Hautflächen vor, die ständig Scherkräften ausgesetzt sind, also an Fingern, Handflächen, Zehen und Fersen. Zu dem unverwechselbaren Muster kommt es ganz einfach dadurch, daß die Papillarlimen und Strukturen in der Lederhaut halb zufallsbestimmt wachsen. K.L. Großbritannien

Schrumpelfinger Frage Warum schrumpelt die Haut - besonders an Fingern und Zehen -, wenn sie länger in Wasser eingetaucht wird? L.. U. Australien

225

Antwort Die Spitzen der Finger und Zehen sind mit einer zähen, dicken Hautschicht bedeckt, die bei längerem Eintauchen Wasser absorbiert und sich ausdehnt. Da für diese Ausdehnung an Zehen und Fingern aber kein Platz zur Verfügung steht, wirft die Haut Falten. S.F. Großbritannien Antwort Der Körper insgesamt schrumpelt nicht, da die Haut eine dünne, wasserdichte Keratinoberfläche besitzt, die sowohl Wasserverlust als auch -aufnahme verhindert. An Händen und Füßen, besonders aber an Zehen und Fingern, wird diese Keratinschicht ständig durch Reibung abgetragen. Daraufhin kann durch Osmose Wasser in diese Zellen eindringen, was sie aufquellen läßt. R.H. Großbritannien

Noch ein Pils! Frage Wie kommt es, daß ich nach ein paar Bierchen in der Kneipe auf dem Heimweg stets stärker nach links als nach rechts wanke? C. W. Großbritannien Antwort Eine ähnliche Situation ergibt sich, wenn Menschen durch den Wald oder die Wüste wandern. Wenn sie sich verlaufen haben oder keine Landschaftsmerkmale zur Orientierung vorfinden, weichen sie, auch wenn sie eigentlich geradeaus marschieren wollen, unbewußt leicht nach links ab und kehren in einem großen, gegen den Uhrzeigersinn gerichteten Kreis an ihren Ausgangspunkt zurück. 226

Das kommt daher, daß bei den meisten Menschen das rechte Bein ein wenig stärker und biegsamer ist. Sportwissenschaftlern ist dieser Sachverhalt geläufig. Und wer immer die Muskelkraft seiner Beine hat testen lassen, wird es bestätigen können. Bei den meisten Menschen zeigt sich auch, daß sie das rechte Bern ein wenig höher heben können als das linke. So verlängert sich die Schrittlänge dieses (des rechten) Beins, und die etwas größere Kraft im rechten Bein führt außerdem zu einem geringfügig verstärkten Abstoßen des rechten Fußes, was den Effekt noch vergrößert. Ohne Orientierungspunkte geht man dann eben im Kreis. H. Y.L. Großbritannien Antwort Der menschliche Körper ist nie vollkommen symmetrisch. In diesem Fall scheint das rechte Bein länger zu sein als das linke. Mit einem in den linken Schuh eingelegten Bierdeckel sollte sich das Problem ganz einfach lösen lassen. J.J. Großbritannien

Antwort Mitglieder der physikalischen Fakultät an der Universität von Auckland haben diese Frage gemeinsam erörtert, und unsere beliebteste Theorie leitet sich aus einer Anwendung der einfachsten Gesetze der Schwerkraft ab, die wir aufgrund gemeinsamer Erfahrungen bei der Rückkehr aus Kneipen in Auckland gesammelt haben. Geldbeträge unter 10 neuseeländische Dollar hat man meist in Form von Münzen bei sich, von denen einige recht groß sind. Während eines Kneipenabends sammelt der Trinker eine beträchtliche Zahl dieser Münzen in seiner Hosentasche an. Wenn man davon ausgeht, daß die eng­ 227

lischen Münzen ähnlich schwer sind und der Kneipenbesucher sie gewöhnlich in seiner linken Tasche trägt, schreiben die grundlegenden Gesetze der Schwerkraft vor, daß sein Gang nach links abweicht. Bei manchen Neuseeländern ist es nicht ungewöhnlich, daß sie unter vergleichbaren Umständen letztlich im Kreis gehen. H. C.

Universität Auckland, Neuseeland

Nicht halb so warm Frage Warum steigt unsere Körpertemperatur, wenn wir krank sind? K. B. (zehn Jahre alt) Großbritannien

Antwort Die Frage kann man in zwei Teile zerlegen. Zu­ nächst muß man wissen, was die Temperatur ansteigen läßt, und dann, welchen Vorteil die erhöhte Temperatur bringt. Die bei Krankheiten beobachtete Erhöhung der Kerntemperatur nennt man allgemein Fieber; dabei reagiert der Körper auf die Infektion durch einen krankmachenden Organismus oder auf bestimmte Arten von Verletzungen. Wenn zum Beispiel jemand mit Bakterien infiziert wird, erkennen die weißen Blutkörperchen des Immunsystems den Eindringling als fremd und lösen die ersten Stadien der Abwehrreaktion aus - die akute Phase. Dabei setzen weiße Blutzellen mit der Bezeichnung Monozyten eine Vielfalt sogenannter Zytokine frei. Diese spielen bei der Immun- und Entzündungsreaktion eine entscheidende Rolle. Zwei Arten dieser Zytokine, das Interleukin-1 (IL-1) 228

und der Tumor-Nekrose-Faktor alpha ragen dabei beson­ ders heraus. Sie gelten als Entzündungsfaktoren, da sie die Körpertemperatur erhöhen. Es ist nicht klar, wie sie Fieber auslösen, aber man weiß, daß sie auch für die Produktion anderer Stoffe im Gehirn verantwortlich sind. Dabei handelt es sich hauptsächlich um Prostaglandine, die sehr stark mit der Hypothalamusregion des Gehirns reagieren. Diese Region sendet ein Signal an den Körper, der daraufhin seine Temperatur erhöht. Man weiß nicht genau, womit das Gehirn diese Wirkung erzielt, aber es ist bekannt, daß unter anderem die Stoffwechselrate erhöht und Zittern ausgelöst wird. Beide Vorgänge beschleunigen die Verbrennung, wodurch Körperwärme frei wird. Es ist eine interessante Frage, welchen Vorteil Fieber mit sich bringt. Versuche zeigen, daß die Mortalität von Tieren abnimmt, wenn man das Fieber nicht behandelt, und daß erhöhte Temperaturen bestimmte Aspekte der Immunantwort verbessern. Darüber hinaus vermehren sich verschiedene Bakterienarten bei Körpertemperaturen oberhalb des Normalwerts langsamer. Tatsächlich glaubten die alten Griechen, daß Fieber nützlich sei, und auch noch im zwanzigsten Jahrhundert hat man bestimmte Krankheiten mit Fieber behandelt. Zum Beispiel war Syphilis bekanntermaßen schwierig zu behandeln, und so riefen die Ärzte bei ihren Patienten Malaria hervor, die die Syphilis bekämpfte, da man wußte, daß man Malaria später wieder loswerden konnte. N.E.

Universität Liverpool, Großbritannien

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Antwort Abgesehen von wenigen Ausnahmen steigt un­ sere Körpertemperatur als Reaktion auf eine Infektion an. Unser Immunsystem wird aktiviert und versucht, die Quelle der Infektion zu zerstören. Die Makrophagen oder Freßzellen erzeugen ein Signalprotein, das IL-1, das die Vernichtung des Erregers auslöst und auch für die Erhöhung der Temperatur verantwortlich ist. Diese hat drei mögliche Funktionen: Eine höhere Körpertemperatur kann möglicherweise die Vermehrung von Mikroorganismen beeinträchtigen, T-Zellen arbeiten zwischen 38 °C und 40 °C am besten, und bei Fieber fällt der Eisengehalt im Blut - Mikroorganismen brauchen aber Eisen, um sich vermehren zu können. Es ist also vorteilhaft, wenn unsere Körpertemperatur bei einer Infektion steigt. Übrigens verdanken wir viele der Symptome während einer Infektion - Müdigkeit, Fieber, Schläfrigkeit, Gelenkschmerzen und Appetitlosigkeit - dem IL-1 und verwandten Proteinen, nicht den Mikroorganismen. Auf diese Weise bremst uns der Körper, damit wir uns von einer Infektion erholen können, und in den meisten Fällen funktioniert das auch. J. R. Großbritannien

Mach's noch einmal, Sam! Frage Hat Schluckauf irgendeinen Nutzen? Kommt er auch bei anderen Lebewesen vor? N. d. B. Großbritannien

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Antwort Ein Schluckauf oder Singultus ist ein neurolo­ gischer Reflex, an dem der Phrenikus-Nerv und die Vasusnerven sowie die Medulla im Gehirn beteiligt sind. Er hat keine bekannte physiologische Funktion. Allerdings kommt er bei Föten sehr häufig vor und kann Neugeborene für einige Zeit nach der Geburt plagen. Vielleicht hat er also etwas damit zu tun, daß das Ungeborene im Mutterleib gewissermaßen unter Wasser existiert, während er bei Erwachsenen lediglich ein störendes Überbleibsel ist. Ein niedriger Kohlendioxidgehalt des Blutes verschlimmert den Schluckauf, was den Schluß nahelegt, daß er an der Kontrolle der Atmung beteiligt ist. Durch Luftanhalten kann man den Schluckauf vermutlich beenden, weil dadurch die Konzentration von CO2 in den Arterien steigt. Zu seiner Behandlung hat man die Betroffenen auch schon CO2 inhalieren lassen. Es gibt eine Menge Kuren aus der Volksmedizin, unter anderem das Trinken von Eiswasser, dreimaliges Schlucken bei angehaltenem Atem (beides unterbricht wie das Niesen den Schluckauf, weil es den Kehlkopf stimuliert), Ziehen an den Zeigefingern, Schlucken von Minze und plötzliches Erschrecken. In einigen Fällen soll sich auch eine Massage des unteren Abschnitts der Speiseröhre mit Hilfe eines Endoskops als wirksam erwiesen haben. Außerdem hat man auch schon den Phrenikus chirurgisch durchtrennt, doch das ist nicht zu empfehlen. In Fällen, die auf gar nichts ansprechen, hel­ fen manchmal Medikamente. Die Vielzahl vorgeschlagener Behandlungsmethoden für den Schluckauf läßt darauf schließen, daß es kein Allheilmittel gibt. J.A. Großbritannien

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Antwort Nicht nur Menschen leiden an Schluckauf. Ich habe beobachtet, daß auch mein Kater manchmal davon geplagt wird. Es handelt sich bei ihm um heftige Zuckungen im Abstand von fünf Sekunden oder weniger. Das ganze dauert nie länger als eine Minute und verschwindet wieder, ohne daß er ein Glas Wasser trinkt oder die Luft anhält und bis sieben zählt. J.H. Deutschland

Nutzlose Pünktchen Frage Seit der kürzlichen Geburt meines Sohnes, den ich selbst stille, frage ich mich, warum Männer Brustwarzen haben. D.M. Dänemark Antwort Dafür hat man schon viele Erklärungen ange­ boten. Vielleicht sind sie da, damit Männer prüfen können, ob ihr Unterhemd richtig sitzt, oder sie dienen als Sicherheitseinrichtung - damit wir wissen, wie weit wir am Strand gefahrlos ins Wasser waten können. Es gibt jedoch auch eine einleuchtendere Erklärung. Im frühesten Entwicklungsstadium sind männliche und weibliche Embryonen gleich. Wenn der Fötus vom Vater ein Y-Chromosom mitbekommen hat, wird ein hormonelles Signal erzeugt: Die Schamlippen verschmelzen zu einem Hodensack, die Gonaden werden zu Hoden, und am Ende wird ein männliches Wesen daraus. Sonst bleibt der Fötus »mangelhaft« und weiblich. Die Symmetrie männlicher und weiblicher Anlagen zeigt sich beim Erwachsenen in einer Vielzahl von Struktur­ 232

merkmalen. Männer besitzen Brustwarzen, weil diese be­ reits angefangen haben, sich zu entwickeln, wenn das Signal zum »Umschalten« auf die männliche Ausprägung empfangen wird. In den meisten -wenn auch nicht in allen - Fäl­ len wird die Entwicklung von Brüsten gestoppt, aber die Brustwarzen werden nicht wieder resorbiert. Ein weiterer Effekt der Männern und Frauen gemeinsamen Entwicklungspfade ist bei den äußeren Geschlechtsorganen zu erkennen. Männer benötigen viel Blut und Nervenenden im Penis, damit eine Erektion möglich wird. Da Penis und Klitoris aus der gleichen Struktur entstehen, besitzen Frauen die gleiche Anzahl von Blutgefäßen und Nervenenden, die in einem weit kleineren Bereich zusammengefaßt sind - deshalb ist die Klitoris sehr viel empfindlicher. Ist das ein schlüssiger Beweis, daß Gott kein Mann ist? J.E.

Universität Neusüdwales, Australien

Links, zwo, drei, vier ... Frage Wie kommt es, daß zwei Menschen, die miteinander Spazierengehen, oft unbewußt anfangen, ihre Schritte aufeinander abzustimmen? Beruht das auf einem natürlichen Instinkt? S.A Großbritannien

Antwort Wie der Zoologe und Verhaltensforscher Desmond Morris erklärt, stimmen Menschen ihre Schrittfolge aufeinander ab, weil sie ein unterbewußtes Bedürfnis haben, ihrem Begleiter zu zeigen, daß sie mit ihm übereinstimmen, und sich ihm deswegen anpassen. Außerdem 233

wirkt es als Signal für andere, daß »man zusammengehört und im gleichen Takt geht«. Andere Untersuchungen legen nahe, daß wir auch Verhaltensmuster unserer Begleiter, insbesondere von Ranghöheren, übernehmen, zum Beispiel schlagen wir die Beine in der gleichen Weise übereinander wie andere Men­ schen. Das ist häufig in Konferenzen zu beobachten, wenn der Chef sich an der Nase kratzt und die anderen seinem Beispiel folgen, ohne sich dessen bewußt zu sein. A. Hongkong Antwort Auch wenn es sich um eine durch nichts belegte Meinung handelt, glaube ich eine Antwort dafür zu haben, weshalb Menschen dazu neigen, ihre Schritte einander anzugleichen. Als ich kürzlich einer Gruppe von Kindern zusah, die von zwei Erwachsenen beaufsichtigt wurde, fiel mir auf, daß die beiden Erwachsenen Schrittrhythmus und Richtung abstimmten, wahrend die Kinder anscheinend zufällig gingen, rannten, herumhüpften, vorausliefen, zurückblieben und von der gemeinsamen Marschrichtung abwichen. Vielleicht haben diese Kinder, unbeeinflußt vom Konformitätsdruck der Gesellschaft, noch nicht gelernt, daß es sich nicht schickt, seinem eigenen Rhythmus zu folgen. T.C. Australien Antwort Man sollte einmal aus dem Schritt fallen, während man neben jemandem hergeht. Dann sollte man versuchen, die begonnene Unterhaltung fortzuführen. Man wird bald wieder in Gleichschritt verfallen, da man dann leichter sehen kann, wo man hingeht, um sich anschließend wieder seinem Gesprächspartner zuzuwenden. 234

Man kann leichter mit einem anderen kommunizieren, wenn man dicht bei ihm ist und beide Gesichter sich im gleichen Takt bewegen, anstatt dauernd auf- und abzuhüpfen. H.

Blindes Prusten Frage Warum schließen wir beim Niesen die Augen? B.R. Antwort M. T. Japan

Damit einem nicht die Augen herausfliegen.

Antwort Die Energie des Niesens wird durch die Nasenkanäle abgeleitet, die vom Nasenraum zu den Augen führen. Als Raucher kann man folgendes Experiment durchführen: Man inhaliert den Rauch, hält Nase und Mund geschlossen und drückt heftig. Der Rauch tritt dann über die Tränenkanäle aus. J.M. Antwort Es sind nicht nur die dünnen Augenlider, die die Augen gegen die Kraft des Niesens in den Höhlen halten. Auch die Muskeln, von denen die Augäpfel umgeben sind, ziehen sich zusammen und bilden eine feste Barriere. S.L

235

Antwort Wenn man mit offenen Augen niesen würde, würde man sich die Augäpfel aus den Höhlen blasen. Wie man weiß, ist das Menschen passiert, die ihre Augen mit Streichhölzern offengehalten haben, um wach zu bleiben. M.B. Die letzte Geschichte ist sicherlich ein Trivialmythos. Wenn jemand einen Fall kennt, daß sich jemand die Augen aus den Höhlen blies, würden wir gerne davon erfahren. Man sollte nicht versuchen, Rauch aus den Augen zu blasen, und ebensowenig, den gleichen Trick auszuführen, nachdem man Milch getrunken hat: Es funktioniert, ist aber gefährlich. - Die Red.

Quiiiieeetsch! Frage Warum erschauern manche Menschen oder bekommen eine Gänsehaut, wenn sie Geräusche wie das Quietschen von Kreide auf einer Tafel oder das Kreischen von Metall auf Metall hören? Wie erinnert das Gehirn sich an Geräusche? Wenn es sich an Geräusche exakt erinnern kann, weshalb erschauern wir nicht, wenn wir uns an solche Geräusche erinnern? B.C. Großbritannien

Antwort Die Warnrufe, die einige der großen Affenarten ausstoßen, haben eine ähnliche Frequenz und Tonfärbung wie das Kratzen von Fingernägeln auf einer Schiefertafel. Es könnte also sein, daß hier ein ursprünglicher Instinkt für Gefahren geweckt wird. H. V.

236

Antwort Menschen erschauern auch bei der Erinnerung an Geräusche. Als ich diese Frage las, lief mir beim Gedanken an Fingernägel auf einer Schiefertafel ein Schauer über den Rücken. T.C.

Hilfloses Gelächter Frage Woher kommt es, daß es nicht kitzelt, wenn man es selbst macht, man es aber nicht aushalten kann, wenn einen ein anderer kitzelt? D. (sieben Jahre alt) und N. (9 Jahre alt) Holland

Antwort Wenn es einem gelingt, entspannt zu bleiben, während man von einem anderen gekitzelt wird, macht es einem überhaupt nichts aus. Es ist natürlich schwer, entspannt zu bleiben, weil Kitzeln bei den meisten Menschen Spannungen verursacht, beispielsweise unangenehme Empfindungen wegen der körperlichen Berührung, wegen der fehlenden Kontrolle und der Angst, ob es kitzeln oder Schmerzen hervorrufen wird. Dennoch sind manche Menschen nicht kitzlig - jene, die sich aus irgendwelchen Gründen nicht verspannen. Wenn man sich dagegen selbst kitzelt, hat man die Situation vollkommen im Griff. Es gibt keinen Grund zur Anspannung und deshalb keine Reaktion. Dasselbe kann man beobachten, wenn man die Augen schließt, ruhig atmet und es schafft, entspannt zu bleiben, wenn man das nächste Mal von irgendwem gekitzelt wird. Das Lachen läßt sich mit der milden Panik erklären, in die man gerät. Möglicherweise paßt das nicht zu den Theorien vom »Überleben des Tüchtigsten«, weil einen 237

Panik verwundbar macht. Aber wie so oft ist die Natur nicht notwendigerweise logisch. S.H. Schweden

Die Bärtigen Frage Warum wachsen die Barthaare der Männer und die Kopfhaare beider Geschlechter ständig weiter, während sie an anderen Körperstellen nur bis zu einer festgelegten Länge wachsen, sich dort aber erneuern? D.S. Großbritannien Antwort Alle Haare erreichen eine vorgegebene Länge (abgesehen von Abnutzung oder Ausreißen). Haare wachsen nämlich mit einer gleichbleibenden Rate und für eine vorgegebene Zeitspanne, wobei es sehr große individuelle Unterschiede gibt. Meine Haare sind zum Beispiel 75 Zentimeter lang geworden, andere haben dagegen sehr viel kürzeres Haar. Nach dieser Wachstumsperiode fällt das Haar aus, und der Zyklus beginnt von neuem. Das führt zu einem Gleichgewicht und einer Behaarung mit bestimmter Höchstlänge, die je nach Haartyp unterschiedlich ist. E. v. d. M. Norwegen

Antwort Haare wachsen in Zyklen mit drei abgegrenzten Stadien: einer aktiven Periode der Haarfaserproduktion, der Anagenphase; ihr folgt eine Periode der Rückbildung, die Katagenphase; zuletzt schließt sich ein Ruhestadium an, die Telogenphase. Danach kehrt die Haarwurzel wieder zur Anagenphase zurück, wirft die alte Haarfaser ab und stellt ein neues Haar her. 238

Obwohl die Follikel (Haarbälge) unserer Kopfhaut ständig zu wachsen scheinen, verläuft der Zyklus in Wahrheit sehr langsam. Die Anagenphase dauert durchschnitt­ lich etwa sechs bis zehn Jahre, die Telogenphase 30 bis 90 Tage. Die Wachstums raten unterscheiden sich je nach Alter, Geschlecht und dem Sitz des Haarbalgs, spielen jedoch bei der Begrenzung der maximalen Haarlänge nur eine untergeordnete Rolle. Wichtig ist vor allem die Dauer der Anagenphase - wenn sie kürzer ist, führt das zu kürzeren, aber erneuerbaren Haarfasern. Man weiß nicht sicher, was die Geschwindigkeit des Zyklus steuert, aber es gibt mehrere Hypothesen. Das Wachstum der Haarbälge kann von der Produktion hormonähnlicher Substanzen, der sogenannten Zytokine, beeinflußt werden. Eine Vielzahl dieser Zytokine wird von verschiedenen Zellen im gesamten Körper und in den Haarfollikeln selbst hergestellt. Einige davon regen das Haarwachstum an, andere hemmen es - was die Existenz eines »Schalters« nahelegt, der Haarbälge an- oder abschaltet, wobei hohe Werte der anregenden Zytokine die Anagenphase einleiten, aber auch die Produktion hem­ mender Zytokine fördern. Wenn diese hemmenden Zytokine eine gewisse Konzentration erreicht haben, wird die Haarwurzel abgeschal­ tet und kommt erst wieder in Gang, wenn die anregenden Zytokine so konzentriert vorliegen, daß sie die Anagenphase einleiten können. Die größeren Haarbälge der Kopfhaut benötigen vielleicht höhere Konzentrationen, weshalb der Zyklus hier langsamer abläuft. Die Dauer der Anagenphase kann m Versuchen verkürzt oder verlängert werden. Eine Injektion von Zytokinen namens EGF und /oder TGF kann das Ende der Anagenund den Beginn der Katagenphase einleiten. In Australien hat man umfangreiche Untersuchungen durchgeführt, wie 239

man Schafe, statt sie zu scheren, mit Injektionen von EGF enthaaren kann, aber man ist im Versuchsstadium steckengeblieben, weil haarlose Schafe zu Sonnenbrand neigen ... Man kann die Anagenphase auch mit einem Medikament zur Unterdrückung der Immunreaktion, dem Cyclosporin, verlängern. Normalerweise wird es Patienten nach einer Organtransplantation verabreicht, um die Ab­ stoßungsreaktion zu verhindern, aber als Nebenwirkung kommt es häufig zu verstärktem Haarwuchs und größeren Haarbälgen mit längerer Anagenphase. Das Cyclosporin hemmt die Produktion bestimmter Zytokine, weshalb es vielleicht die chemische Kommunikation innerhalb der Haarbälge unterbricht. Makrophagen des Immunsystems, die viele Zytokine produzieren, versammeln sich in großer Zahl um Haarbälge, wenn diese aus der Anagen- in die Katagenphase übergehen. Sie könnten auch das übrige Immunsystem beeinflussen, das möglicherweise ebenfalls auf den Zyklus der Haarfollikel einwirkt. Obwohl die Haarbälge alle gleich aussehen, gibt es Hin­ weise, daß in der Embryonalentwicklung unterschiedliche Regionen der Behaarung sich aus verschiedenen Zellpopulationen entwickeln - ein Phänomen, das man als »Hautmosaik« bezeichnet. Unser Kopfhaar entstammt aus mindestens zwei verschiedenen Zellpopulationen: Eine liegt in der Umgebung der Ohren, die andere oben auf der Kopfhaut. Das hat einige Forscher schon zu der Annahme veranlaßt, daß davon die unterschiedlichen Zyklen in den verschiedenen Körperregionen und die unterschiedliche Anfälligkeit für Haarausfall herrühren. Außerdem ent­ wickeln die verschiedenen Haarbälge Hormonrezeptoren in unterschiedlichen Konzentrationen. So besitzen Kopf-, 240

Scham- und Barthaare viele Androgen-Rezeptoren und sind für dieses Hormon sehr empfänglich, während andere Haarbälge es weniger sind. K. McE. Großbritannien

Heißes Argument Frage Woran liegt es, daß ich mich völlig entspannt fühle, wenn ich mich in eine Badewanne mit einer Wassertemperatur von 39 °C lege, es aber als ungeheuer belastend empfinde, wenn ich einen Raum mit gleicher Temperatur betrete? N. N. Antwort Auch wenn das Wasser vielleicht 39 °C hat, ist die Luft im Badezimmer wahrscheinlich weit kühler, was es einem Teil des Körpers ermöglicht, überschüssige Wärme abzuführen. Diese Wärmeabgabe wird durch verdunstendes Badewasser noch verstärkt. Wenn dagegen die Raumtemperatur bei 39 °C liegt, wird dem Körper eher zusätzliche Wärme zugeführt, was die Körpertemperatur ansteigen läßt. Da der Körper dann überschüssige Wärme abgeben muß, treibt das belastende Gefühl das Gehirn dazu, etwas zu unternehmen, zum Beispiel etwas Kaltes zu trinken oder in einen kühleren Raum zu gehen. K.L. Großbritannien

Register

Abfalltonnen

Geruch 139-140

Anagenphase 238

Anis-Getränke

Trübung 197

Anrufrückverfolgung 173-175

Aristoteles 200

Artenvielfalt 34-35

Bläschenbildung in Gläsern

Ursachen 215-217

Blitz

Verzweigungen 95-96

Braunwerden von Äpfeln 16

Brustwarzen 232-233

Bullaugen

Form 191-192

Aspergillus niger 29 - 32

Atem

Moleküle von Leonardo da

Vinci 55-58

Auberginen

in Plastikformen 167

Augen

beim Niesen 235

Bacon, Francis 200

Badewasscr (Temperatur) 241

Bakterien

in Abfalltonnen 139

Bananen

Verfärbung 14-17

Barthaare 238-241

Beton

im Wasser 68

Bierdeckel

bei Orientierungsproblemen

227

Bierdosen

Auftrieb 164-166

Chemolumincszcnz

bei Briefumschlägen 72 - 74

Coprinus (Tintling) 36-37

Corioliskraft 158-159

Corncd Beef

Dosenformen 184-186

Cyano-Acrylat 180

Cyclosporin 240

Dekantieren 143-144

Drehwähler 174

Druckausgleich

in Flugzeugkabinen

182-184

Dum-Dum-Geschosse 194

Eichhörnchen

und Futtersuche 33-34

Eis enbahnsignale

Farben 175-179

Eiswürfel

Transparenz 205-207

243

elektronische Geräte

und Blitzschlag 117-119

Elektroschock 122

Enzyme 15-16

Erdatmosphäre

Dicke 99-100

Erdumdrehung

Antriebskraft 100-101

Farben

von Verkehrsampeln

175-179

Fingerabdrücke 224-225

Fische

bei Blitzschlag 21

die aus kleinen Aquarien

hüpfen 18

Gase im Darm 22-23

Fliegen

die auf Züge treffen 52-55

Fliegende Fische 27

Flucht- oder Entweich-

geschwindigkeit 106

Flugzeug

in Turbulenzen 126-129

Follikel 239

Frieren

und Erkältungen 221-222

frühester Sonnenuntergang

105-107

Gasflamme

Geräusch 180-182

Gef ri ergesch windigkeit

Abhängigkeit von der Aus­ gangstemperatur 199-205

Gesetz von der Erhaltung der

Materie 57

244

Gewehrlauf

Züge 192-194

Gezeiten

Ursachen 102-104

Große Mauer

Sichtbarkeit aus dem All

93-94

Haare

Wachstum 238-241

Hämoglobin

in Pinguinen 26

Händewaschen 143

Handfeuerwaffen

und Freudenschüsse 188-190

Hautmosaik 240

Himmelsblau 82-83

Hydrostatik

bei Bierdosen 165

Kaliumpermanganat

und Schimmel 32

Kaskadeneffekt 216

Katagenphase 238

Keratinschicht 226

Kitzeln 237-238

Klebeband

Transparenz 149-150

Klebeetiketten 74

Kohlendioxid 231

Konvektionsströmung 199

Kopfhaare 218

Korken 151-152

Korkenziehereffekt

bei ausströmenden Flüssig-

keiten 158-160

Körpergröße von Fischen

38-39

Körpertemperatur 228-229 Kristallgläser in der Spülmaschine 147-149 Kühlschäden an tropischen Früchten 15-16 Kühlschranktüren 186-187 Kunststoff-Eiswürfel 207 Lesegeschwindigkeit und Flüchtigkeitsfehler 58-61 Leuchtturm-Paradoxon 46-47 Lichtgeschwindigkeit 46-47 Linkshänder höheres Unfallrisiko 48-49 Lösung von Gasen übersättigt 216 Luftbläschen in Eiswürfeln 197-198 Luftdruck im Flugzeug 182 -184 Luftmatratze Verhalten auf See 210-212 Meerenge 101-102 Moleküle oberflächenaktiv 194 Mond Eigendrehung 74-77 Sonnenfinsternis 76 Niesen durch Lichtreiz 222-223 Notfall-Sauerstoffmasken 187-188 Oberflächenspannung bei Seifenblasen 214-215

Ortsmeridian Uhrzeit 68-71 Ortungsfahrzeuge Fernsehgeräte 133-135 Pasteurella pestis 139

permanente Härte im Tccwasser 156 Pinguine Durchblutung der Füße 24-27 Plastikkamm elektrostatische Wirkungen 208-210 Primärbläschen 152 Quietschen Empfindlichkeit gegen 236-237 Raumfähre Startverfahren 125-126 Rayleigh-Streuung 82-83 Regenbogen 78-81 Regentropfen beim Laufen 91-93 Reibungskräfte und Treibstoffverbrauch 131 Reizstoff in Zwiebeln 140-142 Rhinoconjunctivius 224 Rotwein Lüften 143-145 Sauerstoffreserve bei Notfall-Sauer stoffmasken 188 Schafe 19-20

245

Schall Wirkung auf Flammen 181-182

Schaumbad

und Seife 212-213

Schaumwein

Überschäumen 215-217

Schienen

Ausdehnung 113-115

Schlittschuhläufer-Effekt

bei Flüssigkeiten 160

Schluckauf 230-232

Schneefall

und Temperatur 87-88

Schritte

Abstimmung 233-235

Schrumpelfinger 225-226

schwarzer Schimmel

an feuchten Wänden 29-31

Schwerefeld der Erde

Fluchtgeschwindigkeit 123-124

Schwerkraft

und Kerzenflammen 109

Seife

als Antiseptikum 160-164

Seifenblasen

Verhalten 213-215

Singultus 231

Sonne

Farbe 85-87

Sonnenaufgang 83-84

Sonnenuntergang 83-84

Spiegelbild

Rotation 65-67

Muskelkontraktion 119-122

Superkleber 179-180

Supermarkt

Suchstrategien 49-51

Technik des Händewaschens 160-164

Teeverkoster 157

Teezubercitung

Wasser 152-157

Telogenphase 238

Temperatur und Meereshöhe

96-100

Temperatur

von Sternen 86-87

temporäre Härte

im Teewasser 156

Tia Maria mit Sahne 146-147

Treibstoffverbrauch

und Fahrweise 130-133

Troposphäre 97

Tumor-Nekrose-Faktor alpha

229

Turgor 36

Überlichtgeschwindigkeit 46-47

Übersetzungsverhältnis

und Treibstoffverbrauch

130-131

Unterdruck bei Kühlschranktüren 168

Urknall

Geräusch 107-109

Staphylococcus aureus 162

Stratosphäre 97

Stromschlag

246

Vcrhaltensmuster

Anpassung 234

Vögel im Schlaf 13-14

Vorwähler 174

warme Luft

Aufstieg und Ausdehnung

96-100

Wärmeübergang beim

Einfrieren 199-205

Wasserkessel

Geräusche 168-169

Wassertemperatur

in der Wanne 221

Williamsbirnen-Likör

166-167

Zahlentastaturen Anordnung 116

Zeit

am Nordpol 43-45

Zeitzonen

Uhrzeit 69-72

Z-Faktor 58-61

Zmksulfat

und Schimmel 32

Zufallsbewegung

eingeschränkt 211

Zwiebelschneiden

tränende Augen 140-142

Zytokine 228, 240