(via Spreeblick)

Einige wirklich sehr interessante Bilder von Caleb Charland findet man in der Galerie bei »My Modern Met«. Von physikalischen Effekten und Zusammenhängen inspiriert macht er faszinierende Fotos, die man so nicht alle Tage sieht. Das Besondere dabei: Kein Photoshop half dabei, die Resultate zu erzeugen, nur Tricks mit der Kamera. Wie die Mehrfachbelichtung einer auftitschenden Lampe im Bild rechts, die schön die Wurfparabel erkennen lässt.

→ Where Science, Art and Photography Intersect (25 photos)

(via Tab in meinem Browser, woher hab ich leider vergessen)

PS: Hier ist es momentan recht still, habt ihr sicher gemerkt. Andi und ich waren beide zwischendurch unterwegs und müssen ansonsten so langsam zusehen, dass sich unsere Diplomarbeiten mit Inhalt füllen. Also bitte nicht wundern, wenn auch in Zukunft mal länger nichts kommt.

Eine Glühlampe geht kaputt, einfach so. Gehören sie einer aussterbenden Art an? (Bild: Cayusa)

Licht.
Kennt ihr sicherlich.
Eine ziemlich praktische Erfindung — schließlich können wir nur dadurch etwas sehen.
Kommt gehäuft in Sternen, Raketenstarts und in Katzenaugen² bei Fotografien mit Blitzlicht vor. Weil Katzen und Blitzlichtgewitter als Beleuchtungsquelle relativ unpraktisch sind³, Sterne nur schwer in die Wohnung passen und Raketenstarts immer soviel Dreck im Badezimmer hinterlassen, haben sich kluge Männer damals^TM etwas tolles ausgedacht:   Das Feuer   Die Glühlampe.

Lange Zeit war sie die Standard-Lichtquelle für den privaten Hausbedarf, doch man sagt ihr entschiedene Nachteile nach. Zu ineffizient soll sie sein. Man müsse ja jetzt auf die Umwelt achten und so.
Wir vom physikBlog sind da prinzipiell auch für, wollen aber doch etwas konkreter wissen, warum Glühbirnen⁴ angeblich so ineffizient sind.

Dieser Glibber leuchtet, weil er verdammt heiß ist. (Bild: j o s h)

Dafür muss ich ein wenig ausschweifen, wobei der Aufbau der Glühlampe denkbar einfach ist: In einem mit speziellem Gas gefüllten Glaskolben befindet sich ein Draht, der durch die beim elektrischen Widerstand entstehende Wärme mit ca. 2400°C anfängt zu leuchten. Richtig, er leuchtet, weil es warm ist, nicht weil irgendwelche Moleküle einen chemischen Bewusstseinssprung machen.⁵ Diesen Effekt kennt ihr auch bei der Heizspirale im Ceranfeld-Herd, den glühenden Kohlen und der Sonne. Sie alle leuchten, weil sie heiß sind.

Anders ausgedrückt kann man auch sagen, sie strahlen. Zwar nicht vor Freude und auch nicht radioaktiv, aber trotzdem elektromagnetisch.⁶ Das Tolle⁷ an der Geschicht ist nun, dass man verstanden hat, wie etwas, das heiß ist, strahlt. Nämlich so:

Das Ungetüm entstammt dem Planckschen Strahlungsgesetz und beschreibt, welche Arten bzw. etwas physikalischer welche Frequenzen () der elektromagnetischen Strahlung wie häufig vorkommen.

Die Strahlungsverteilung für eine Glühwendel mit einer Temperatur von etwa 2700K (~2400°C).

Gezeichnet⁸ erkennt man ziemlich direkt, dass nur ein kleiner Teil den Bereich des sichtbaren Lichts abdeckt. Um genau zu sein nur ca. 8% der Gesamtfläche unter dem Graphen — was der ausgesendeten Energie entspricht. Mit anderen Worten: 92% der Strahlungsenergie werden in nicht erwünschte elektromagnetische Strahlung umgesetzt, das Meiste in infrarotes Licht, auch Wärmestrahlung genannt.
Das ist dann auch der Grund, warum die Dinge so verdammt heiß werden.

Eine Glühbirne im harten Alltagseinsatz verstrahlt Wärme – und ein bisschen Licht. (Bild: thepartycow)

Die 8% Effizienz werden noch ein bisschen gedrückt, weil es noch weitere Effekte gibt. So ist das oben nur eine sehr vereinfachte⁹ Modellrechnung, in der Realität wird das nochmal ein paar Castortransporte komplizierter. Andererseits wird das Gas am Glühfaden erhitzt (es nimmt Energie vom Draht auf) und transportiert die Wärme im Kolben, so dass sich die gesamte Lampe aufwärmt. Durch geschickte Wahl des Füllgases¹⁰ kann man diesen Effekt minimieren.

Alles in Allem kann man sagen, dass eine Standard Glühllampe eine Lichtausbeute von ca. 3% hat, also schockierend wenig. So gesehen, ist die Förderung des Umstiegs auf Energiesparlampen gar nicht so verkehrt, wenngleich es damit natürlich auch noch so das ein oder andere Problemchen gibt. Im Endeffekt wollen wir schließlich alle auch noch in 20 Jahren Pinguine das (natürliche) Eis entlangrutschen sehen…

So, und als Hausaufgabe dürft ihr nun die Strahlungsformel auswendig lernen und mindestens zweimal im Alltag anweden. Z.B. wenn ihr Lava vorbeifließen seht oder mal wieder jemanden zur Weißglut gebracht habt. Ergebnisse vergleichen wir dann nächste Woche.

→ Wikipedia-Artikel zur Glühlampe: deutsch | englisch

1. Interessanterweise klappt das direkt beim ersten Bild nicht: es war mit normalem Copyright geschützt und der Autor hat auf meine Anfrage bisher nicht geantwortet. Also doch CC-Bilder.
2. Also die Augen von Katzen, nicht Katzenaugen. Ihr wisst schon.
3. Das Weglaufen. Das Haaren. Ihr wisst schon.
4. die umgangssprachliche Bezeichnung
5. oder in Wissenschaftssprech: angeregt werden
6. Kurz zur Erinnerung: Licht ist elektromagnetische Strahlung, genau wie die Funkwellen fürs Radio oder Handy. Nur mit unterschiedlicher Frequenz.
7. jedenfalls für einen Physiker
8. Als Grenzen für den sichtbaren Bereich wurden 380-780nm angenommen. Das ROOT-Script gibt es hier.
9. Ja, einfach. Relativ jedenfalls.
10. Man wählt möglichst schwere Moleküle/Atome, die dadurch nur langsam die Energie aufnehmen und abtransportieren können.

DirektCGI

(via Spreeblick)

Falls es jemand unserer Leser trotz des enormen Medienechos nicht mitbekommen hat: Es gibt im Sea-Life-Center in Oberhausen einen Oktopus (Octopus vulgaris) mit Namen Paul, der für die Deutschlandspiele der letzten beiden großen Fußballtuniere (EM 2008 und WM 2010) Vorhersagen über den Spielausgang gemacht hat. Dafür bekommt Paul zwei simple Kästchen mit schmackhaften Muscheln vorgesetzt, deren Rückwände mit den Landesflaggen der Kontrahenten beklebt sind. Welche Box er zuerst wählt, diese Mannschaft soll gewinnen.

Beflaggte Knabberkisten für Paul.
(Bild: Wikipedia)

Soviel der Einleitung. Das Interessante an der Sache ist, dass der Kraken alle sieben Spiele bei dieser WM mit deutscher Beteiligung sowie das Finale korrekt vorhergesagt hat. Geht man davon aus, dass die Entscheidung rein zufällig getroffen wurde, ist die Wahrscheinlichkeit dafür 1/2⁸ = 1/256. Zwar längst nicht unmöglich, aber doch schon recht unwahrscheinlich.
Vermutlich ist es aber eher so, dass die Entscheidungen des Kraken durch verschiedene Rahmenbedingungen vorbestimmt wurden.

Pauls bevorzugte Flaggen (links).

Eine Theorie ist,¹ dass Kraken auf Rot ansprechen, weil diese Farbe bei der Fortpflanzung eine besondere Rolle spielt. Das erklärt zwar die grundlegende Tendenz die deutsche Flagge zu präferieren und z.B. beim Halbfinalspiel dem erhöhten Rotanteil der spanischen Flagge den Vorzug zu geben. Es gibt aber einen entscheidenden Haken: gerade der gewöhnliche Kraken kann keine Farben sehen.

Die Einflüsse von Helligkeit und Formen hingegen dürften sich tatsächlich auf das Ergebnis der Wahl ausgeübt haben. So tendieren Kraken zu hellen Bereichen und bevorzugen horizontale Linien. Betrachtet man unter diesen Gesichtspunkten die verschiedenen Flaggen und gibt den horizontalen Linien ein stärkeres Gewicht als der Helligkeit, so ist die deutsche Flagge geradezu prädestiniert.
Und dass der Kraken dann die serbische und spanische Flagge der deutschen vorzieht kann sehr gut durch die höhere Helligkeit erklärt werden.

Gegen diese Theorie spricht aber z.B. die sehr helle argentinische Flagge, die nicht gegen die deutsche “gewonnen” hat. Am Ende ist es wahrscheinlich eine Mischung aus der Wahrnehmung der Flagge und gewissen Unterschieden im Futter, die den Kraken zu dem linken oder rechten Töpfchen wandern lassen.

Genauere wissenschaftliche Untersuchungen dazu stehen also noch aus. Wenn jemand für das physikBlog einen Kraken² spenden will: wir würden uns — selbstlos wie wir sind — darum kümmern.

→ Paul der Kraken (eng)

PS: Glückwunsch Spanien!

1. die mir gestern beim Bierchen von einer Biologin erzählt wurde…
2. und natürlich Aquarium, Inneneinrichtung sowie Futter und einen Pinguin

Trotzdem es schon in einigen anderen Blogs zu lesen war, der Vollständigkeit halber auch hier…

Da ist gerade mal eine Woche her, dass man einen Nerd-Porno in Form des Benutzerhandbuchs der Sojus-Raketen im Internet abrufen konnte, zack – kommt direkt das nächste. Größer (1161 Seiten in 41,2 MB!). Mit mehr Zeichnungen aber weniger bunten Bildchen.
Insgesamt irgendwie … kompletter. Falls ihr also jemals was-weiß-ich-für-Daten über das Space Shuttle erfahren wollt: da stehts drin. Bestimmt. Irgendwo.

→ Space Shuttle Manual auf Titleofmagazine

(wieder via Andreas)

1. Immer diese nicht-metrischen Einheiten – tz

“Pavel,¹ mussten wir vor dem Take-Off zuerst TMC-M6 oder RDM einschalten?” — “Ach, mach einfach beides gleichzeitig.”

Das wäre nicht passiert, wenn Pavel das Handbuch der Sojus-Rakete² zur Hand gehabt hätte. Auf Seite 83 findet sich z.B. die Power-On-/Power-Off-Sequence. Oder wenn man mal wissen will, wie die Beschleunigungen während so eines Starts über die verschiedenen Brennstufen sind, dann blättert man fix zu Seite 65.³ Oder der detaillierte Aufbau der Rakete: ab Seite 20. Oder… oder… oder… .
Und zwischendurch werden die ganzen Beschreibungen, Schaltpläne und Tabellen aufgelockert — natürlich durch heiße Raketenstartbilder.

→ Soyuz User’s Manual

(via Andreas)

1. Name von der Redaktion geändert
2. englisch Soyuz
3. Schwankt übrigens zwischen 1- und 4-facher Erdbeschleunigung.

Erinnert ihr euch noch? Das riesen Dingen im CERN in der Nähe von Genf wurde eingeschaltet und … wir leben noch. Das mit den schwarzen Löchern war also nichts.

Als das bombastischte, tollste und sowieso Experiment, das die Menschheit bisher gebaut hat, hat es aber nicht umsonst eine solche Aufmerksamkeit bekommen. Viele Forscher und Handwerker haben lange hart daran gearbeitet, bis es letzten November dann funktioniert hat, dass es nur angebracht ist, sich damit zu beschäftigen.
Leider haben es ein paar Medien nicht geschafft, das fair und vor allem seriös zu machen. Als Folge davon ist in der Öffentlichkeit häufig ein fader Beigeschmack geblieben, wenn es um den LHC geht. Wenn man denn überhaupt weiß, worum es da geht.

Professor Lutz Feld vom I. Physikalischen Institut an der RWTH Aachen hat es sich zur Aufgabe gemacht, diese Missstände auszugleichen – oder es zumindest zu versuchen. Schon während der November-Vorlesungsreihe gab er eine Einführung in die Tätigkeiten im CERN rund um den Teilchenbeschleuniger. Damals noch im drögen Hörsaal, nächste Woche im passenderen weil imposanteren Ambiente:

Am Donnerstag, den 10. Juni 2010 um 19.30 Uhr hält er im Rahmen der Reihe »Uni im Rathaus« den Vortrag »LHC – Die Weltmaschine«. Jeder Interessierte ist eingeladen, seinen Ausführungen im Krönungssaal des Aachener Rathauses zu folgen. Da es eine Veranstaltung des RWTHextern Bürgerforums ist, ist der Eintritt frei.

Wisst ihr, wer heute Geburtstag hat? Nee? Ja? Ja? Nee? Oh…
Naja, jedenfalls in Physikerkreisen einer der Wichtigeren. Einer, der es ganz vorzüglich verstand, komplexe Gebiete der Physik in einfache Worte zu packen. Oder in Bilder. Wie die nach ihm benannten Graphen, mit denen man sogar Pinguine zeichnen kann. Geburtstag hat also Winnie Pooh Richard Feynman. Der würde heute 92 Jahre alt.

Und weil wir vom physikBlog die Arbeit dieses Pioniers der Quantenphysik gut finden und zufällig hier einen Quantenhoodie in Größe XL¹ rumliegen haben, da dachten wir uns: Bringen wir auch etwas Quantenphysik unters Volk und verlosen dieses formschöne Stück Stoff.

An der Verlosung teilzunehmen ist ganz einfach.
Ihr müsst nur eine dreidimensionale Schrödingergleichung mit Sombrero-Potential lösen. Easy also.
Alternativ dürft ihr aber auch gerne eure Kindheitserlebnisse mit Quantenphysik in den Kommentaren mit uns teilen. In gehobenem Jambus. Oder teilt eure Lieblings-Quanten-Formel.² Oder Katzen. Im Endeffekt nimmt jeder Kommentator an der Verlosung teil.³

Der Hoodie wurde uns freundlicherweise von Stefan von demysh!media zur Verfügung gestellt. Völlig selbstlos.⁴

Kommentareinsendeschluss ist der 25. Mai 2010 16. Mai 2010 um 15 Uhr. Wir machen das freiwillig und weil wir Spaß dran haben, also seid fair.

Update 16.05.: Die Auswertung ist vollzogen und kann hier begutachtet werden: Auslosung der Quantenhoodie-Verlosung

Weitere Ansichten des Quantenhoodies – scharf, oder?

1. … die eher wie L ausfällt
2. Ihr könnt übrigens LaTeX benutzen, indem ihr [latex]e^{\pi}[/latex] eingebt.
3. Chancengleichheit und so, wir sind ja hier eh Kommune 2.0
4. Hachja. Dieses Internet.

Flopp! Plopp! Zsssschhhh!

Die Lava blubbert und zischt vor sich hin. Während halb Europa sich darüber aufregt, dass Flugverbot herrscht und die guten Blumen nicht aus Afrika eingeflogen werden können, freut sich die andere Hälfte über ein außergewöhnliches Naturschausspiel.

Flump! Blobb!

Über dem Vulkan entsteht eine riesige Wolke aus Asche. Die Hitze sorgt für starke Aufwinde und Turbulenzen, Aschekörner werden aneinander gestoßen, elektrische Ladungen tauschen die Plätze wie Kinder bei der Reise nach Jerusalem.
Irgendwo in der Welt niest ein Panda.

Gewitter in der Aschewolke (Bild von orvaratli)

Brrzzz! Bäämmm! Grrrrrmmmmbbblllldddrrrrr!

Ein Gewitter holt uns zurück zum Vulkan. Was zunächst wie ein komischer Zufall wirkt ist in Wirklichkeit absolut normal: Bei Vulkanausbrüchen ist fast immer mit Gewittern in der Aschewolke zu rechnen. Eine Ausführliche Erklärung warum haben wir vor einiger Zeit hier gegeben.
(→ Wie funktioniert eigentlich so ein Blitz?)

Und weil wir vom physikBlog nicht nur auf schöne Raketenstartbilder anspringen, sondern auch auf faszinierende Fotos von Vulkanausbrüchen, gibt es hier ein paar Links zu schönen Bildern:

→ Flickr-Galerie: »Eyjafjallajökull« von lebeaupinagnes

→ Flickr-Galerie: »Eyjafjallajökull Volcano« von elbelbelb2000

→ The Big Picture: »More from Eyjafjallajokull«

REUTERS / Lucas Jackson

→ Telegraph: »Iceland volcano«

BARCROFT MEDIA / Marco Fulle

→ The Big Picture: »Iceland’s disruptive volcano«

AFP / Getty Images

Wenn ihr selber noch schöne Bildergalerien kennt: Link ab in die Kommentare, wir vervollständigen dann hier.