Rätselhaftes


Meine lieben,

hiermit ist der Blindnerd aus seiner verdienten Sommerpause zurück. Ich hoffe sehr, dass auch ihr gut durch diesen heißen und trockenen Sommer gekommen seid.
Lasst uns mit einem Rätsel in das heutige Thema einsteigen.
Verharrt einen Augenblick, wenn ihr das Rätsel lösen möchtet. Gerne dürft ihr mir eure Lösung in die Kommentare schreiben.

Meister Hora stellt dem kleinen Mädchen Momo in Michael Endes gleichnamigem Roman von 1973 das folgende Rätsel, dem das gesamte Buch gewidmet ist.

Drei Brüder wohnen in einem Haus
sie sehen wahrhaftig verschieden aus,
doch willst du sie unterscheiden,
gleicht jeder den anderen beiden.
Der erste ist nicht da, er kommt erst nach Haus.
Der zweite ist nicht da, er ging schon hinaus.
Nur der dritte ist da. Der Kleinste der drei,
denn ohne ihn gäb´s nicht die anderen zwei.
Und doch gibt‘s den dritten um den es sich handelt,
nur weil sich der erst in den zweiten verwandelt.
Denn willst du ihn anschaun so siehst du nur wieder
immer einen der anderen Brüder!
Nun sage mir sind die drei vielleicht einer?
Oder sind es nur zwei? Oder ist es gar – keiner?
Und kannst du, mein Kind, ihre Namen mir nennen
so wirst du drei mächtige Herrscher erkennen.
Sie regieren gemeinsam ein großes Reich
und sind es auch selbst! Darin sind sie gleich.

So, nun haben sicher einige von euch das Thema dieses Artikels erraten. Ich dachte mir, nach Sommerpause, Urlaub und „Auszeit“, die ich mir genommen hatte, könnten wir uns doch mal über das Wesen der Zeit auslassen.

Der Anfang von Raum und Zeit

Was wir heute über die Zeit wissen ist, dass Zeit und Raum mit dem Urknall vor 14 Milliarden Jahren ihren Anfang genommen haben. Was vor dem Urknall war, kann man kaum erfragen, weil es weder den Raum gegeben hat, in welchen sich das Universum hinein ausgedehnt haben könnte, noch die Zeit, in welcher derlei hätte ablaufen können. Ich weiß, das können wir Menschen uns so nicht vorstellen. Was sich die Menschheit aber schon immer gefragt hat ist, was die Zeit tatsächlich ist. Ich bin mir an dieser Stelle nicht ganz sicher, ob wir hier nicht eher mehr Fragen aufwerfen, als Antworten zu geben, aber versuchen wir es dennoch.

Jeder kennt das. Der Wecker klingelt, und wir starten in den Tag. Von da an planen wir unseren Tag im wesentlichen mit einem Hilfsmittel, der Uhr. Man hört oft, dass Uhren Zeitmesser seien. Aber was messen diese Dinger denn wirklich? Sie messen Veränderung, nicht die Zeit, sondern nur Einheiten, die wir selbst einmal festgelegt haben. Dass die Zeit scheinbar vergeht, haben schon die ersten Menschen auf diesem Planeten erlebt. Da ist der Tag und die Nacht. dieser Kreislauf regelt unsere Arbeitszeit, wann wir essen, schlafen, lieben und vieles mehr. Eine weitere Beobachtung dürfte der Mond gewesen sein, der die Woche anzeigt. Ein ganz wichtiger Taktgeber war und ist natürlich der Lauf der Erde um die Sonne, zumal dieser ja gemeinsam mit der schief stehenden Erdachse die Jahreszeiten vorgibt. Es war wichtig zu wissen, wann Aussaht, und wann Ernte ist. Natürlich merkte man schon sehr bald, dass auch die Sternenuhr in der Nacht zur zeitlichen und auch räumlichen Orientierung zuverlässig verwendet werden kann.

Zeit erleben und die Philosophie

Schon Aristoteles dachte über das Wesen der Zeit nach.
beim alten Aristoteles finden sich Bewegung und Veränderung im Begriff der Kinesis. Nach ihm ist alles seiende bewegt. Daraus folgerte er, dass es den ersten Beweger geben müsse,
der selbst nicht bewegt wird. Das ist quasi Gott.
Platon, dessen Schüler er war, ging noch davon aus, dass es diesen Gott nicht gibt. Das war also die Veränderung von der Lehre des Seins, hin zur Lehre von Gott.

Galilei und Newton gingen von einer absoluten Zeit aus.
Sie ging zumindest als vergangene oder zu erwartende Zeitspannen als Variable in ihre mathematischen Formeln ein. Hierbei spielten schwingende Pendel und Fallzeiten von Gegenständen eine wichtige Rolle.

Die Zeit hat nur eine Richtung. Sie fließt für uns aus der Zukunft, über die Gegenwart in die Vergangenheit. Die Zeit können wir scheinbar nicht beeinflussen. Außerdem erleben wir ihren Verlauf manchmal als unheimlich rasch, wenn wir gerade etwas schönes erleben, und als sehr langsam, wenn wir uns langweilen. Das ist aber eine innere Empfindung, denn unsere Taktgeber, z. B. Uhren beeindruckt es herzlich wenig, wie wir die Zeit gerade empfinden. Wir merken schon, dass die Betrachtung des Wesens der Zeit, nicht nur eine naturwissenschaftliche, sondern auch eine philosophische Frage sein kann. Wieso vergeht die Zeit überhaupt auch dann, wenn wir nicht auf die Uhr schauen. Wir erleben die Zeit stets als absolut und unbeeinflussbar. Auch ohne Uhr nehmen wir sie wahr, weil sich immer etwas verändert.

Nicht zuletzt erleben wir, wie rasch unsere Kinder groß werden und wir selbst altern.
Selbst unser Atem ist ein Taktgeber. Ein Philosoph sagte einmal, dass man niemals zwei mal in den selben Fluss steigen kann, weil das Wasser in ihm ja schon weiter geflossen ist.

Wir können den Lauf der Zeit letztlich nur deshalb erleben, weil wir uns erinnern können. wir können den aktuellen Moment der Gegenwart mit dem vergleichen, was wir noch aus der Vergangenheit wissen. Und durch unsere Uhren und Kalender wissen wir dann sogar, wie lange etwas her ist, bzw. wie lange etwas gedauert hat, bis es so war, wie in diesem Augenblick. Was vergangen ist, können wir nur noch im Nachgang betrachten.

Tröstlich daran ist, dass wir uns an schönen Dingen der Vergangenheit erwärmen können. Andererseits dürfen wir ob dieser Fähigkeit aus Fehlern lernen.

Was unsere Zukunft betrifft, so können wir sie wenigstens in gewissem Umfang planen, indem wir uns überlegen,was wir tun, wie wir leben wollen, etc. Dafür vergeben wir Zeit, die erst noch kommt.
Zukunftsplanung hat also auch nichts mit der Beeinflussung der Zeit an sich zu tun. Zum einen kommt erstens alles anders, und zweitens als man denkt, und zum anderen planen wir unbewusst aus der Gewissheit heraus, dass die Zeit mit ihrer fließenden Eigenschaft sich nie verändert.
Wir sehen also, dass Veränderungen und Bewegungen absolut entscheidend für den Lauf der Zeit sind.

Zeitmesser

eine Uhr besteht im wesentlichen aus einem Taktgeber und einem Zähler.

  • Bei Sand-, Öl- oder Wasseruhren läuft eine bestimmte Menge des Mediums von einem Behälter in einen anderen. Diese Uhren treibt die Erdanziehung an. Sie bleiben stehen, wenn der obere Behälter leer ist.
  • Bei der Pendeluhr gibt das Pendel durch seine Länge den Takt an.
    Das Pendel möchte stets fallen, weil es von der Erde angezogen wird. Damit das nicht irgendwann aufhört, muss bei jeder Bewegung wieder etwas Energie in das System gepumpt werden. Das geschieht bei jedem „Tick“ und jedem „Tack“ entweder durch die aufgezogene Feder oder das Gewicht an der Kette, die sich langsam abspuhlt. Ist die Feder dann abgelaufen, bzw. kommt das Gewicht am Boden an, dann pendelt das Pendel aus und stoppt irgendwann, weil es beim Pendel stets etwas Energie verliert.
  • Bei Uhren mit Unruhen wird die Gravitation durch eine Rückstellfeder ersetzt. Aber auch hier wird entweder durch eine Feder, oder heute durch eine Batterie das System in Bewegung gehalten.
  • Bei Digitaluhren gibt ein Quarz die Schwingung vor, und sie verbrauchen daher auch Strom.
  • Bei sehr genauen Atomuhren nützt man aus, dass sich Energieniveaus von Elektronen genau bekannt ändern. Auch sie benötigen Energie von außen.

Zeitmessung

Zeitintervalle werden stets im Bezug zu einer Startzeit gemessen. Dieser Startpunkt ist natürlich beliebig. So zählen wir Christen unsere Jahre beginnend mit der Geburt Jesu, was gar nicht so einfach ist, da es Probleme bei der Überlieferung und bei der Umrechnung in diverse Kalender und Zahlensysteme gab. Außerdem gab es in dieser Epoche noch keine genauen Uhren.
So genau unsere Kalender und Uhren auch sein mögen. Immer wieder müssen wir unsere Zeitmessung der Realität anpassen, wenn wir nicht wollen, dass Weihnachten bei uns irgendwann im Sommer stattfindet, bzw. dass Früchte zeittechnisch gesehen im Winter reifen, obwohl real gar kein Winter herrscht. Das erledigen wir mit einem recht umfangreichen Regelwerk des gregorianischen Kalenders. Der gibt uns vor, wann Schalttage einzufügen sind. Die Neuzeit hat sogar die Einführung von Schaltsekunden nötig gemacht, weil z. B. schon alleine durch die Vernetzung der Welt es einen Takt geben muss, der z. B. unsere Datenströme durch das Internet regelt.

In Deutschland residieren die „Herren“ der Zeit in der physikalischen-technischen Bundesanstalt (PTB in Braunschweig und Berlin.
Sie überwachen die Zeit mit Atomuhren, den genauesten Uhren der Welt. Aber auch diesem Institut gleitet die Zeit gewissermaßen durch die Finger.

Der Zeitbegriff in der Physik

Will man sich physikalisch dem Wesen der Zeit annähern, dann betrachtet man diese am besten als zusätzliche Dimension zu unserem bekannten dreidimensionalen Raum (Länge, Breite, Höhe). In den drei Raumdimensionen können wir uns nach belieben Bewegen; nach links, rechts, vor, zurück, nach oben und schließlich noch nach unten. In der Zeit-Dimension können wir unsere Bewegung weder in Geschwindigkeit noch Richtung beeinflussen. Noch schlimmer. Die Richtung der Zeit weist stets in die Vergangenheit. Warum können wir in allen drei Raumdimensionen reisen, wie wir wollen, nicht aber in der Zeit. Rückwärts, also in die Vergangenheit reisen geht scheinbar nur bedingt. Wenn Archäologen einen alten Stein oder Dino ausgraben wissen sie, dass er sehr alt ist. Sie können aber das Objekt durchaus ausgraben und mitnehmen. Was sie nicht können ist, die Zeit, die in diesem Objekt irgendwie gespeichert ist, vergessen machen. Somit ist die Reise in die Vergangenheit nur so lange möglich, wie wir Fußspuren vergangener Tage, Jahre und Zeiten noch anschauen dürfen und können. Würden wir selbst in die Vergangenheit reisen, dann könnte es in der Tat zu einer Katastrophe werden. Wir könnten uns selbst dabei begegnen, wie wir gerade einen Mist in unserer Jugend bauen, hinter dem wir heute nicht mehr stehen würden. Wir könnten viellicht einen unserer Ahnen durch einen Krieg oder Unfall töten, so dass unsere Linie absolut abreisen würde, weil wir überhaupt nicht mehr auf die Welt kommen könnten. Das geht also nicht. Wenn wir in die Vergangenheit blicken, können wir darin nichts mehr wesentliches verändern, ohne, dass es Folgen für uns hätte.
In die Zukunft können wir nicht reisen, weil es die zum Startpunkt unserer Reise einfach noch nicht gibt. Wo sollten wir da hin?
Wenn wir im Einsteinschen Sinne uns mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, und unsere Zeit bei unserer Rückkehr langsamer vergangen ist, dann liegt das eben an den Eigenschaften der Raumzeit, also daran, dass die Zeit auch eine Dimension im Raume hat. Außerdem spielt hier Energie, Masse und Gravitation noch eine erhebliche Rolle, auf die wir hier nicht weiter eingehen können, ohne unüberwindlich komplizierte Mathematik zu überwinden.

Was wir also in einem rückwärts laufendenFilm sehen, entspricht eben nicht dem logischen Ablauf der Natur. Vor dem Milchkaffee muss die Milch erst aus der Tüte in den Kaffee fließen.
Vor einem Scherbenhaufen am Boden muss die ganze Tasse erst mal fallen.

Es sieht so aus, als würde der logische Ablauf, der einem Prozess in der Natur inne wohnt, gewissermaßen die Richtung in der Zeit angeben,
Die Zeit scheint also das zu sein, was die logische Reihenfolge dessen ablaufen lässt, was nacheinander zu geschehen hat.

Das Prinzip, dass hier zugrunde liegt, nennt man Ursache und Wirkung. In der Natur muss zuerst die Ursache und dann die Wirkung erfolgen. Es muss allso erst mal eine Art „Wille“ oder ein Ereigniss stattfinden, das man nachher durch seine Ergebnisse und Wirkungen erforschen kann. Einen Unfall mit Autos nimmt man erst dann wahr, wenn die Dinger ineinander gefahren sind. Eine von Lava verschüttete Stadt wird nur dann offenbar, wenn tatsächlich ein Vulkan ausgebrochen ist. Überflutungen gibt es nur dort, wo tatsächlich viel zu viel Wasser geregnet ist.

Dieses Prinzip nennt man wissenschaftlich die Kausalität.

Ein rückwärts ablaufender Film lässt die Vorgänge akausal erscheinen. Mit diesen gefundenen Tatsachen kommen wir dem Zeitpfeil schon näher.

Die Schwester der Zeit

Es gibt Messgrößen in der Physik, an welchen sich ablesen lässt, ob ein Vorgang kausal, also erlaubt, oder akausal, verboten abläuft.
Diese finden sich in der Thermodynamik.
Die entstammte ursprünglich aus der Zeit der Dampfmaschine. Man wollte den Prozess, der heißen Dampf letztlich in Bewegungsenergie umwandelt mathematisch und physikalisch beschreiben. Wir kratzen aber hier nur die Oberfläche dieser physikalischen Lehre.
Mit dieser lässt sich das Verhalten von Teilchen in Prozessen beschreiben. Eine ganz wichtige Größe ist hier die Entropie. Sie drückt aus, wie groß die Unordnung eines Systems ist. Die unversehrte Tasse auf dem Tisch ist weniger in Unordnung als die zerbrochene auf dem Boden. Der gut durchmischte Milchkaffee weißt eine deutlich höhere Unordnung aus, als der schwarze Kaffee für sich und die weiße Milch in ihrem Beutel. Der zweite Hauptsatz dieser Thermodynamik zementiert quasi die Richtung unseres „Zeitpfeils“. Er besagt, dass die Entropie eines Systems entweder gleich bleibt, z. B. wenn die Durchmischung unseres Milchkaffees maximal gut ist, oder sie nimmt zu. Somit streben Prozesse stets die maximale Entropie an.

Machen wir noch ein Beispiel. Stellen wir uns vor, wir haben eine Packung Klemmbausteine.
Diese schütten wir erst mal auf den Teppich, um nachher etwas damit zu bauen. Jetzt kann man den Haufen fotografieren, und ihn als Zustand I bezeichnen. Die Entropie im Haufen ist sehr hoch, weil alle Bausteine durcheinander liegen. Nun rühren wir den Haufen mit unseren Händen durch und machen ein weiteres Bild, den Zustand II. Nun dürfte es sehr schwer fallen, die beiden Bilder voneinander zu unterscheiden. Dass die Bausteine unterschiedlich farbig oder vielleicht manche sogar markant geformt sind, spielt erst mal keine rolle und wird vernachlässigt. Ebenso beachten wir in diesen Betrachtungen nicht, dass sehr wahrscheinlich verschiedene Bausteine unterschiedlich oft in der Packung vorhanden sind. Es ist also aus physikalischer Sicht kaum entscheidbar, ob die Entropie bei Zustand I oder II höher ist. Nun werden wir kreativ und bauen aus unserem bunten Haufen z. B. ein schönes ansehnliches Kunstwerk. Wie sieht es denn jetzt mit unserer Unordnung oder Entropie aus. Kein Zweifel. Die Unordnung muss niedriger sein, denn jetzt sitzt jeder Stein nach unserer Vorgabe ordentlich an seinem Platz, um seine Aufgabe in dem Bauwerk zu erfüllen. Manche bilden, z. B. dann, wenn es sich bei unserem Werk um ein Haus handelt die Mauern und Wände, andere das Dach, und es gibt vielleicht sogar Orte im Bauwerk, wo überhaupt keine Steine sitzen, z. B. bei den Innenräumen unseres Hauses…

Die große Frage

Steht das aber nun nicht im Widerspruch des oben beschriebenen zweiten Satzes der Thermodynamik, nachdem die Entropie, also die Unordnung in einem System entweder nur zunehmen oder gleich bleiben darf? Wir erinnern uns, dass die Entropie, die Unordnung, also das Durcheinander der Bausteine in unserem Kunstwerk deutlich geringer ist, als im Haufen zuvor. Zum Glück gibt es diesen Widerspruch nicht. Wir haben Energie in das Bauwerk gesteckt, indem wir unter dem Einsatz unseres Körpers Kraft investierten, um die Steinchen nach unseren Wünschen aufeinander zu pressen, um unser Werk entstehen zu lassen. Dadurch haben wir unseren Haufen in einen neuen Zustand gezwungen, in das System unseres Bauwerkes. Vor allem Kinder haben oft Freude daran, die Entropie wieder zu erhöhen, indem sie das Bauwerk zu Boden werfen, um wieder den Haufen entstehen zu lassen. Das kennen wir im Leben. Meistens ist es einfacher und geht schneller, etwas zu zerstören, als es zu reparieren oder gar neu aufzubauen.

Halten wir an dieser Stelle fest, dass obiger Lehrsatz nicht besagt, dass die Entropie niemals geringer werden kann. Er besagt lediglich, dass das in der Natur als ganzes nicht ohne äußeren Einfluss geschehen kann. Und das heißt nicht, dass beispielsweise Atome und Moleküle sich mal zu Sternen, Planeten, Pflanzen etc. formieren können. Derlei benötigt stets Energie in irgend einer Form. Der Satz gilt also nur dann, wenn ein System sich ohne äußere Einflüsse überlassen bleibt.

Und was hat das nun mit der Zeit und ihrer Richtung zu tun? Genau. Neben Kraft benötigen wir auch die Zeitspanne, die es dauert, unser Werk zu vollenden. Diese Zeit wäre auch so vergangen, wenn wir beispielsweise untätig vor unserem Haufen sitzen geblieben wären. Wie man das auch betrachtet. Wir erkennen an diesem Beispiel, dass der Zeitpfeil stets von der Zukunft in die Vergangenheit zeigt. Unser Haufen hätte sich nicht verändert, wenn wir nichts gemacht hätten. Er würde vielleicht mit der Zeit einstauben, wenn wir lange genug warten würden. Die Erde aber hätte sich beispielsweise weiter gedreht. Unsere Uhren wären ebenfalls weiter gelaufen, wir hätten geatmet, unser Herz geschlagen und es gäbe da noch viel, woran man den Zeitpfeil unabhängig von unserem unberührten Haufen hätte ablesen können.

Somit ist die Entropie in gewissem Sinne die Schwester der Zeit, da sie nur zunehmen kann.

Es gibt nichts, das sich verändert, ohne, dass man eine Zeitspanne messen könnte, in welcher das beobachtete geschieht. Selbst unser Spiegelbild ist stets schon wenige Nanosekunden alt, wenn wir dessen gewahr werden. Der Informationsträger unseres Spiegelbildes ist das Licht. Und dass sich dieses mit der Geschwindigkeit von 300000 Kilometern pro Sekunde bewegt, haben wir an anderer Stelle schon ausführlich behandelt. Wir wissen, dass wir in unserem Universum oft Licht erhalten, das schon viele Millionen oder mehr Jahre unterwegs war, bis es in unsere Augen oder Messinstrumente fällt. Es gibt gedankliche Experimente und Theorien, die sich fragen, ob sich der Zeitpfeil umkehren würde, wenn wir ein Universum hätten, das sich irgendwann wieder zusammen zieht. Ich denke das nicht, denn die Zeit ist keine räumliche Dimension. Sie ist ein Vektor, der einfach stets von der Zukunft in die Vergangenheit weist. Egal, was passiert. Erinnern wir uns an den Film der rückwärts läuft. Es dauert dieselbe Zeitspanne, egal, ob wir den Film vorwärts oder rückwärts laufen lassen. Es ist halt nur ein Film und nicht die Wirklichkeit.

Im Grunde messen wir niemals Zeit, sondern nur Veränderung. Das betrifft selbstverständlich auch die Zeiger unserer Uhren, die ihre Richtung ändern. Die Skalen, in welcher wir Zeit einteilen, sind beliebig. Und jetzt mag mancher an Einstein und daran denken, dass die Zeit für den Astronauten, der mit Lichtgeschwindigkeit reist, langsamer verstreicht, als für uns. Das tut sie nicht, weil Zeit überhaupt nicht in dem Sinne verstreicht. Das ist eine Frage des Beobachters und des Bezugsystems, in welchem sich der Astronaut im Flug aufhält.

Mit diesem verrückten Schlussgedanken machen wir aber hier mal fertig. Ansonsten artet das noch aus…

Quelle

Urknall und schwarze Löcher aus Audible

Das Kosmische Orchester


Meine lieben, hier kommt der letzte vor der Sommerpause:

Sie sind ja nun veröffentlicht, die ersten Fotos des neuen James-Webb-Space-Telescopes. Sie müssen phantastisch sein. Als das Teleskop im Januar 2020 sein Ziel im Lagrangepunt II erreichte, schrieb ich darüber in Das unsichtbare Licht erforschen Der Artikel ist zwar nicht unbedingt für das Verständnis des folgenden erforderlich, aber ich empfehle ihn dennoch, weil er vieles enthält, was hier eventuell vorausgesetzt und nicht mehr ganz so ausführlich erklärt wird.
Wer nochmal wissen möchte, wo sich der phantastische Parkplatz des neuen JWST befindet, bitte hier lang.
Wer noch gar nichts über das Licht weiß, sollte sich vielleicht noch Station Sechs meiner Reise zu den schwarzen Löchern zu Gemüte führen.

Heute möchte ich mal etwas verrücktes versuchen, weil ich finde, dass der Blindnerd doch nicht schon wieder über Fotos schreiben sollte. Außerdem ist schon so vieles über diese Maschine geschrieben und gesagt worden, dass ich mich nicht wiederholen möchte. Ich hatte euch ja genügend Quellen auf diverse Podcasts, Interviews und Wikipedia in oben erwähnten Artikeln geliefert. Heute werde ich versuchen, das ganze mal für Hör- oder Ohrenmenschen, die wir Blinden ja par excellence sind, abzubilden. Lasst euch überraschen, und macht diese verrückte Reise mit.

Zur Erinnerung – Was sieht das neue Auge

Wir haben schon gehört, dass das neue Wunderauge im infraroten Licht beobachtet. Das ist das Licht, das sich im Spektrum zwischen dem sichtbaren Licht und dem befindet, was wir Mikrowellen nennen. Am anderen Rand der Mikrowellen schließen sich dann die Radiowellen an. Auf der anderen Seite des Spektrums, jenseits des sichtbaren violetten Lichts, schließen sich die ultraviolletten und die Röntgenwellen und schließlich noch die Gamma-Strahlen an.
Das ganze nennt man das elektromagnetische Spektrum.
Wie kommen wir aber zu Bildern von etwas, das man nicht sehen kann.
Infrarotes Licht ist Wärme. Somit sieht das JWST Wärmebilder. Es soll das erforschen, dessen Licht durch die Dopplerverschiebung schon so verzerrt ist, dass dessen Wellen ins Infrarote gestreckt sind. Diese Objekte sind sehr weit von uns entfernt und führen uns zum Beginn des sichtbaren Universums kurz nach den Urknall. Wärmebilder kennen wir übrigens auch hier auf Erden. Wird eine Person vermisst, so wird sie mit dem Hubschrauber mittels Wärmekameras gesucht. Wir erinnern uns, dass dieses Verfahren nur dann funktioniert, wenn die Umgebung der gesuchten Objekte und natürlich das Instrument selbst kälter ist, als die Objekte selbst. Ansonsten wäre es ungefähr so, als würde man bei klarem Sonnenschein Sterne schauen wollen. Deshalb benötigt das Instrument einen Sonnenschild, der groß wie ein Tennisplatz ist. Ein Instrument muss sogar noch aktiv mit Helium bis nahe an den absoluten Nullpunkt herunter gekühlt werden.

Und was nun geschieht, dass wir zu den schönen bunten Bildern kommen ist etwas sehr musikalisches.
Im grunde transponieren wir das, was uns das Instrument im unsichtbaren Bereich liefert und bilden Temperaturen auf den sichtbaren Bereich, andere Oktave, ab.

Das Kosmische Klavier

Wir haben gelernt, dass sich das elektromagnetische Spektrum, z. B. der sichtbare Teil nach Farben von rot nach blau sortiert, will sagen von längeren zu kürzeren Wellen hin.
Selbiges findet doch aber auch auf einer Klaviertastatur statt. Links sind die tiefen Töne und rechts die hohen. Ein Piano hat in der Regel siebeneinhalb Oktaven. vom Kontra-A bis zum viergestrichenen C.

Stellen wir uns nun einen ganz langen Papierstreifen vor, auf welchem das elektromagnetische Spektrum abgebildet ist, auch die unsichtbaren Wellen. Der sichtbare Teil des Spektrums umfasst etwa den Wellenbereich zwischen 400 und 800 Nanometern.
Dies entspricht, um bei der Musik zu bleiben, einem Frequenzbereich von einer Oktave. Das ist nicht gerade viel, wenn man bedenkt, wie viele Oktaven das restliche Spektrum sonst noch besitzt.
Als Oktave bezeichnen wir ein Intervall, dessen höchster Ton genau doppelt so schnell schwingt, als sein tiefster.

Stellen wir uns vor, dass wir das Spektrum so auf der Tastatur des Pianos platzieren, dass der sichtbare Bereich genau auf der mittleren Oktave zu liegen kommt. Dann ist das eingestrichene C rot, und das zweigestrichene C violett. Ja nun. Wir haben jetzt zwölf Töne, auf welche wir zwölf Farben abbilden können. Das ist fast nichts. Geben wir uns etwas mehr Platz. Verteilen wir das sichtbare Spektrum auf zwei Oktaven. Dann können wir schon 24 Farben darstellen. Nun befinden wir uns mit unseren zwei Oktaven genau in der Situation, in welcher man in der Regel mit dem Piano-Unterricht startet. Die tiefere Oktave ist für die linke – und die höhere für die rechte Hand.
In diesem Sinne waren die Astronomen Klavier-Anfänger, die nur auf zwei Oktaven klimperten.
Bevor wir den Sprung zum astronomischen Klavier und Orchester wagen, hier noch ein kleiner wichtiger und verblüffender Einschub.

Organisches

Unser Ohr kann immerhin 16 (sechzehn) Oktaven auflösen. Etwa von 16 Hz – 2 KHz.
Ähnlich überlegen ist unser Ohr auch, was die Toleranz der Schallintensität angeht. Die kleinste Auslenkung unseres Trommelfells und des sonstigen Höraparates ist geringer als der Durchmesser eines Wasserstoffatoms. Ein Physiker meinte einmal, dass es ungefähr so wäre, als fiele aus einem Meter Höhe eine Fliege auf ein gespanntes ein Quadratmeter großes Tuch.

Am Maximum dessen, was unser Ohr noch ertragen kann, ist die Schallenergie sehr hoch. Das Maß dafür ist Dezibel. Das ist ein logarithmisches Maß. Setzte man unsere Augen dermaßen intensivem Licht aus, würden sie sofort erblinden.

Kosmischer Klavierunterricht

Über viele Jahrtausende hinweg übten die Astronomen mit ihren Augen und später dann mit ihren Fernröhrchen und dann den Teleskopen, und lernten die „kosmische Musik“ langsam kennen. Man kann aus musikalischer Sicht sagen, dass die „Ohren“ bzw. die „Lautsprecher und Mikrofone“ besser wurden.

Nach und nach konnte man die „kosmische Musik“ dadurch immer klarer und schöner vernehmen. Immer mehr verriet diese Musik uns ihre kosmischen Geheimnisse.
Aber es kamen keine neuen Töne jenseits unserer gedachten beiden Oktaven hinzu.

Auf die Astronomie übertragen wurde die Analyse des Sternenlichtes immer besser. Immerhin reichte diese eine Oktave des sichtbaren Lichtes dazu aus, um zu entdecken, woraus Sterne bestehen, wie heiß sie sind und wie weit entfernt. Das ist doch schon eine ganze Menge. Tja, jeder Stern spielt auf seine Weise und greift seine ganz für ihn typischen Akkorde.

Der erste, der genauer „hin hörte“, war William Herschel. Wir erinnern uns daran, dass er bei seinen Sonnenbeobachtungen trotz Sonnenfilter oft eine merkwürdige Wärme auf seinem Auge spürte. Auf die Musik übertragen, hörte er, dass da noch andere tiefere Töne mitschwingen. Astronomisch legte er, wie wir wissen drei Thermometer jenseits des roten Lichts auf seinen Tisch und entdeckte damit die unsichtbare wärmende Infrarote Strahlung.

Dasselbe tat Später Herr Ritter mit seinem Silberchlorid. Er entdeckte damit die energiereiche UV-Strahlung (Siehe Artikel oben).

Musikalisch gesehen merkte er, dass die Piano-Tastatur auch nach rechts weiter geht.
Nicht alle Töne des Klavieruniversums können wir auf der Erde hören. Aber als man dann mit Satelliten aufbrach und Radioteleskope baute, fand man dann noch viel mehr „Töne“ die Röntgenstrahlung, Mikrowellen, Radiowellen etc.

Und ja, hier schließt sich der Kreis. Man entdeckte das, was für uns Normalität im Alltag ist, dass der Ton des Krankenwagen sich verändert, wenn er sich auf – oder von uns weg bewegt. Tatsächlich entdeckte Doppler seinen Effekt über das Licht und erst mal nicht über den Schall. Er stellte fest, dass das Licht von Doppelsternen, die sich umeinander bewegen manchmal etwas röter ist, als es sein sollte, und manchmal etwas blauer., je nach dem, das wissen wir jetzt, ob sie sich von uns weg (Rotverschiebung) oder auf uns zu (Blauverschiebung) bewegen.

Dass der Effekt zuerst für das Licht gefunden wurde, mag daran gelegen haben, dass es um 1840 herum einfach noch keine Fahrzeuge mit Sirenen gab, die dermaßen schnell unterwegs waren, damit der Effekt wahrnehmbar wird. Irgendwo habe ich mal gelesen, dass die ersten Schall-Versuche für den Dopplereffekt mit der Eisenbahn gemacht wurden. Dort spielte ein Blasorchester auf einem offenen Wagon.
Ganz genau kenne ich aber die Geschichte nicht mehr.

Was soll ich sagen. Unser Klavier im Universum wurde immer länger. Das komplette elektromagnetische Spektrum deckt einen Frequenzbereich von $10^16$ hz – $10^(-16)$ Hz ab. Das entspricht einem Intervall der länge einer Zahl mit zweiunddreißig Nullen nach der eins.

Möchte man nun wissen, wie viele Oktaven dort hinein passen, so muss man schauen, wie oft die Formel $2^N$ in diese riesige Zahl passt, wobei N die Anzahl der Oktaven ist. Ihr braucht dazu also den Logarithmus zur Basis 2.
Vielleicht mag das mal jemand von euch ausrechnen?

Das Spektrum ist kontinuierlich. Will sagen, dass es dort nicht nur die Wellen gibt, welchen den Tönen unserer wohltemperierten Tonleiter entsprechen, sondern auch alle dazwischen, wie auf einer sehr langen Violine, die keine Bünde hat.

Wer sich das Spektrum mal anschauen möchte, findet auf Wikipedia eine Tabelle mit dreißig Zeilen und etlichen Spalten. In der ersten Spalte steht die Grobeinteilung, z. B. Licht oder Radiowellen. In Spalte 2 sind die Radiowellen dann in Langwelle, Mittelwelle, Ukw, etc. eingeteilt und das Licht in die wichtigsten Farben.
Daneben findet ihr die Frequenzbereiche, Wellenlängen und alles. Super mit Screenreader navigierbar.
Schaut mal hier rein.

Das Orchester

Was uns jetzt noch für unser kosmisches Orchester fehlt, sind die Instrumente an sich.
Dass ein Piano anders klingt wie eine Flöte, Trompete, Oboe etc. liegt daran, dass jedes Instrument sein charakteristisches Tonmuster besitzt. Neben dem gespielten Grundton schwingen immer noch andere Ober- und Untertöne mit, und zwar bei jedem Instrument ein anderes Muster.

dieser klangliche „Fingerabdruck“ sagt uns, um welches Instrument es sich handelt.

Die Grundeigenschaft eines jeden chemischen Elementes ist es, Licht gewisser Wellenlängen zu absorbieren. Das ist sein individueller Fingerabdruck. In diesem Sinne stellt jedes chemische Element ein Musikinstrument dar durch dessen Spektrum sein charakteristischer Klang entsteht. Es verrät sich z. B. im sichtbaren Licht, wenn man dieses durch ein Spektrometer lässt. So haben Astrochemiker beispielsweise entdeckt, dass Sterne zu großen Teilen aus Wasserstoff bestehen und dass es in unserer Sonne sogar Gold gibt. Schon Newton sollte in seinem Prisma-Versuch dunkle Linien in seinem bunten Lichtstreifen gesehen haben.

Und bevor das jetzt noch esoterischer wird und ausartet, kommt ganz zum Schluss noch eine kleine Auflistung der Wellen, die für die Astronomische Forschung wichtig sind.
Die Aufzählung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

  • Mit dem sichtbaren Sternenlicht lernten wir
    Woraus Sterne bestehen,
    wie sie sich bewegen,
    dass unser Universum sich ausdehnt.
    und vieles mehr.
  • Der Radiobereich zeigte uns:
    Die kosmische Hintergrundstrahlung, die auf den Urknall zurückgeführt wird,
    Ausbrüche auf unserer Sonne,
    Pulsare (Fast schwarze Löcher)
    und schließlich konnten Radioastronomen in diesem Wellenbereich die Umgebungen der beiden schwarzen Löcher SGTA* und M87 fotografieren.
    Radiowellen sind auch super zur Analyse von Molekülwolken und durchdringen Wolken und Staub.
  • Auch der infrarote Bereich hat einiges zu bieten.
    Blickt man durch dieses Fenster, so findet man Staubscheiben um Sterne, ferne Galaxien und kann seit James-Webb extrem weit in die frühste Vergangenheit unseres Universums blicken. Das Teleskop soll auch ferne Planeten und eventuell deren Atmosphären erforschen.
  • Sobald man sich mit Ballonen und Satelliten über unsere Atmosphäre erhob war klar, dass der Kosmos sogar im Röntgenbereich strahlt.
    So verraten sich Pulsare, deren Radiokeule nicht in unsere Beobachtungsrichtung schwingt. Aktive schwarze Löcher sind auch helle Röntgenstrahler.
  • Bis heute ist nicht ganz klar, wodurch die Ausbrüche von Gammastrahlung entstehen, wie sie von Satelliten und anderen Teleskopen manchmal wahrgenommen werden. Das Universum hat uns auch in diesen kurzen Wellenlängen noch so einiges zu erzählen.
  • Welche Wellenart ich jetzt hier noch nicht erwähnte, sind die Gravitationswellen. Dieses deshalb, weil es sich bei ihnen um keine elektromagnetische Welle handelt, sondern um eine Erschütterung der Raumzeit. Ich erwähne sie aber jetzt trotzdem, weil sie uns anzeigen, wo gerade etwas interessantes passiert. Dann können wir alles andere, was wir haben, in diese Richtung ausrichten und erforschen, ob sich das Ereignis auch durch ein Ereignis in einem anderen Fenster zeigt.

    Das ist z. B. passiert, als man mittels Gravitationswellen die Verschmelzung zweier Neutronensterne detektierte. Mit anderen Teleskopen fand man schließlich heraus, dass nicht in Supernovae Elemente die schwerer als Gold sind, gebacken werden, sondern genau in diesem Ereignissen.

Nun wünsche ich dem JWST, dass es uns noch viele schöne Bilder und große Erkenntnisse liefert.
Wer die Geschichte des JWST nochmal in allen Einzelheiten nachlesen möchte, Bitte schön.

Wünsch Dir Was!!!


Hier kommt etwas für die hoffentlich etwas kühleren Sommernächte

Heute geht es um Sternschnuppen im Sommer, um die Perseiden.
Die Perseiden oder auch Laurentiustränen, Tränen des Laurentius genannt, sind ein jährlich im Sommer wiederkehrender Meteorstrom, der in den Tagen um den 12. August ein deutliches Maximum an Sternschnuppen aufweist. Der scheinbare Ursprung dieses Stroms, liegt im namensgebenden Sternbild Perseus.
Das Sternbild soll die Gestalt des griechischen Helden Perseus darstellen, der die tödliche Medusa besiegte. Der Stern Algol repräsentiert das abgeschlagene Medusenhaupt, das er in der Hand hält.

Perseus gehört zu den 48 klassischen Sternbildern, die von Ptolemäus beschrieben wurden.
Bereits im Mittelalter hatten arabische Astronomen die eigenartige Verdunklung des Sterns Algol beobachtet. Der Name leitet sich aus dem arabischen Ras al Ghul ab und bedeutet Haupt des Dämonen.

Vom 17.Juli bis zum 24. August kann vermehrt mit Sternschnuppen gerechnet werden.
Das Maximum findet immer um den 12. August herum statt.
2022 sind zwischen dem 09.08. und dem 13.08. die meisten Sternschnuppen zu erwarten.
Am besten beobachtet man die Sternschnuppen an einem möglichst dunklen Ort auf dem Land, wo kein Stadtlicht stört. Man legt sich am besten auf eine Wiese auf den Rücken und wendet nach Mitternacht den Blick gen Osten, also in Richtung Erddrehung. Man dreht sich dann quasi mit der Erde in den Meteorschauer hinein. Leider wird in 2022 der Vollmond am 12.08. das Spektakel durch seine Helligkeit sehr stören.

Am besten sichtbar sind die Perseiden auf der Nordhalbkugel.

Was sind nun die Perseiden?

Die Perseiden bestehen aus dem, was der Komet 109P/Swift-Tuttle. bei seinen letzten Besuchen durch erwärmung, schmelzen etc. verloren hat.
Er erscheint ungefähr alle 130 Jahre und entfernt sich dann stets etwas schlanker, als er vorher war. Das nächste Mal wird er um das Jahr 2126 erwartet. Ganz genau kann man das bei Kometen nie sagen, weil ihre Bahn von den Planeten gestört werden können, bzw. sie selbst ihre Bahn ändern, wenn sie aktiv sind. Dann wirkt sich die Aktivität wie kleine Schubdüsen aus.
Die Erde kreuzt auf ihrer Bahn immer um den 12. August die Staubspur, die dieser Komet im All hinterlässt, wenn er vorbei kommt. Die Staubteilchen treffen dabei mit hoher Geschwindigkeit auf die Atmosphäre und bringen die Luftmoleküle zum Leuchten. Die Sternschnuppe ist daher nicht das verglühende Staubkorn selbst, sondern wird durch das Rekombinationsleuchten der ionisierten Luft sichtbar.

Momentan werden die zu erwarteten Sternschnuppen jedes Jahr immer weniger, weil zum einen schon viel in der Erdatmosphäre verglühte und zum anderen sich der Kometenstaub, immer mehr verteilt und somit ausdünnt.
Es wird Zeit, dass er mal wieder vorbei kommt, und seine Bahn für uns mit neuem „Sternenstaub“ auffüllt.
Eines Tages wird der Komet vollständig aufgelöst sein.
Dann wird es die Perseiden nicht mehr geben, weil kein Nachschub an Staub mehr kommt.

Beobachtungen

Die erste überlieferte Beobachtung der Perseiden fand vor etwa zwei Jahrtausenden in China statt. Danach gibt es Berichte aus Japan und Korea. In Europa stammt die erste bekannte Beobachtung aus dem Jahr 811.
Da das Erscheinen der Perseiden mit dem Fest des Märtyrers Laurentius am 10. August zusammenfällt, der im Jahre 258 das Martyrium auf einem glühenden Rost erlitt, werden sie im Volksmund auch Laurentiustränen oder Tränen des Laurentius genannt. Kurz vor seinem Tod soll Laurentius der Legende nach seinem Widersacher, dem römischen Kaiser Valerian, die folgenden Worte gesagt haben: „Du armer Mensch, mir ist dieses Feuer eine Kühle, dir aber bringt es ewige Pein.“
Hach, wie ist das einfach nett, wenn man in der Astronomie so schön vom Höckchen auf’s Stöckchen kommt.

Sternschnuppen hören

Hörbar sind die Perseiden zumindest für Amateurfunker, die einen Empfänger und eine passende Antenne besitzen, auch.

Diese Disziplin des Amateurfunks nennt man Meteor Scatter.

Das ist dann auch wieder mal was für „Das Ohr am Teleskop“.
Wer einen passenden Empfänger und eine Antenne besitzt, kann das Französische Radar-Signal des Weltraumradars GRAVES benutzen. Dieses französische Radarsystem sendet auf 143,050 MHz einen Dauerträger, Dauerton, der über Phasenarray-Antennen den Himmel “abtastet”. Meteoriten, aber auch andere Objekte (Flugzeuge, Satelliten, die ISS, der Mond) reflektieren das Signal und streuen es in alle Richtungen, und diese Reflexionen können dann in Europa gut empfangen werden. Anhand der Doppler-Abweichung erkennt man dann, welches Objekt das Funksignal reflektiert hat: der Mond oder Flugzeuge bewirken eine sich nur langsam ändernde Dopplerabweichung, bei Objekten in Erdumlaufbahn ändert sich die Abweichung schnell, und bei Meteoriten extrem schnell.

Als Einstieg in den Empfang von Signalen des GRAVES Radars empfiehlt es sich, den Aufsatz von Rob Hardenberg, mit Rufzeichen PE1ITR, zu lesen.

Dank @dbsv-jugendclub gibt es hier einen Link, wie sich das anhört.
„Sternschnuppen hören“

Jetzt wünsche ich ihnen und euch viele schöne klare Sommernächte mit vielen Sternschnuppen und Wünschen, die dann in Erfüllung gehen.

 

Ihr und euer Gerhard.

Eine Literarische Erinnerung


Seid herzlich gegrüßt.

Vorbemerkungen

Eine nie versiegende Quelle astronomischen Wissens ist für mich seit Jahren @Florian @Freistetter. Er ist Anlass für diesen Artikel, weshalb ich mir erlaube, etwas auf ihn einzugehen.
Er ist Astronom, Buchautor, Podcaster, Science-Buster und Wissenschaftskommunikator. Außerdem führt er den Blog Astrodicticum Simplex.
Viele seiner Bücher gibt es meist entweder von ihm, oder seiner Science-Buster-Kolleg:innen selbst aufgelesen als Hörbücher, z. B.

  • Das Universum in einhundert Sternen
  • Der Komet im Cocktailglas
  • oder das sehr lustige und spannende „Warum landen Asteroiden immer in Kratern“

In unseren Blindenhörbüchereien habe ich leider nur ein einziges Buch, das über Isaac Newton, gefunden.
Andere seiner Bücher habe ich als Ebook, dann halt mit Computerstimme mir vorlesen lassen.
Ich giere immer nach neuen Folgen Seiner Podcasts. So erscheint die Neue Folge der #Sternengeschichten immer am Freitag Morgen. Das ist dann stets meine Frühstücksfolge.
Die Podcasts

  • #Sternengeschichten
  • #Das #Universum
  • und #Das Klima

kann ich jedem nur dringend ans Herz legen. Hörenswert ist auch der Podcast von @holgi #“Wer redet ist nicht tot“, wo er ebenfalls immer wieder mitwirkt.

Heute erinnerte Florian in Folge 502 seiner #Sternengeschichten an eine Sonnenfinsternis über welche sehr schön geschrieben wurde. Auch ich schrieb über diese literarische Sonnenfinsternis in „Sonnenfinsternisse in der Literatur“ vor zwei Jahren.
Da wir vor zwei Jahren ganz andere Sorgen hatten, denke ich mir, dass wir den Gedanken von Florian aufgreifen und uns erneut an diesem literarischen Werk erfreuen sollten.
Also los:

Wenn man Sonnenfinsternisse literarisch betrachtet, dann kommt man an Adalbert Stifters Beschreibung einer von ihm selbst beobachteten Sonnenfinsternis nicht vorbei. Für mich stellt sie die schönste deutschsprachige Beschreibung einer Sonnenfinsternis dar, die ich kenne.
Der Aufsatz erschien zuerst in der “Wiener-Moden-Zeitung und Zeitschrift für Kunst, schöne Literatur und Theater” 1842 III. Quartal in drei Folgen.
Sie zu lesen ist etwas viel Text, aber ich garantiere für ein absolutes literarisches und lyrisches Erlebnis.

Hier der vollständige Text.

Adalbert Stifters Sonnenfinsternis – Die Sonnenfinsternis am 8. Juli 1842

Es gibt Dinge, die man fünfzig Jahre weiß, und im einundfünfzigsten erstaunt man über die Schwere und Furchtbarkeit ihres Inhaltes. So ist es mir mit der totalen Sonnenfinsternis ergangen, welche wir in Wien am 8. Juli 1842 in den frühesten Morgenstunden bei dem günstigsten Himmel erlebten. Da ich die Sache recht schön auf dem Papiere durch eine Zeichnung und Rechnung darstellen kann, und da ich wußte, um soundso viel Uhr trete der Mond unter der Sonne weg und die Erde schneide ein Stück seines kegelförmigen Schattens ab, welches dann wegen des Fortschreitens des Mondes in seiner Bahn und wegen der Achsendrehung der Erde einen schwarzen Streifen über ihre Kugel ziehe, was man dann an verschiedenen Orten zu verschiedenen Zeiten in der Art sieht, daß eine schwarze Scheibe in die Sonne zu rücken scheint, von ihr immer mehr und mehr wegnimmt, bis nur eine schmale Sichel übrigbleibt, und endlich auch die verschwindet – auf Erden wird es da immer finsterer und finsterer, bis wieder am andern Ende die Sonnensichel erscheint und wächst, und das Licht auf Erden nach und nach wieder zum vollen Tag anschwillt – dies alles wußte ich voraus, und zwar so gut, daß ich eine totale Sonnenfinsternis im voraus so treu beschreiben zu können vermeinte, als hätte ich sie bereits gesehen.
Aber, da sie nun wirklich eintraf, da ich auf einer Warte hoch über der ganzen Stadt stand und die Erscheinung mit eigenen Augen anblickte, da geschahen freilich ganz andere Dinge, an die ich weder wachend noch träumend gedacht hatte, an die keiner denkt, der das Wunder nicht gesehen.
Nie und nie in meinem ganzen Leben war ich so erschüttert, von Schauer und Erhabenheit so erschüttert, wie in diesen zwei Minuten, es war nicht anders, als hätte Gott auf einmal ein deutliches Wort gesprochen und ich hätte es verstanden. Ich stieg von der Warte herab, wie vor tausend und tausend Jahren etwa Moses von dem brennenden Berge herabgestiegen sein mochte, verwirrten und betäubten Herzens.
Es war ein so einfach Ding. Ein Körper leuchtet einen andern an, und dieser wirft seinen Schatten auf einen dritten: aber die Körper stehen in solchen Abständen, daß wir in unserer Vorstellung kein Maß mehr dafür haben, sie sind so riesengroß, daß sie über alles, was wir groß heißen, hinausschwellen – ein solcher Komplex von Erscheinungen ist mit diesem einfachen Dinge verbunden, eine solche moralische Gewalt ist in diesen physischen Hergang gelegt, daß er sich unserem Herzen zum unbegreiflichen Wunder auftürmt.
Vor tausendmal tausend Jahren hat Gott es so gemacht, daß es heute zu dieser Sekunde sein wird; in unsere Herzen aber hat er die Fibern gelegt, es zu empfinden. Durch die Schrift seiner Sterne hat er versprochen, daß es kommen werde nach tausend und tausend Jahren, unsere Väter haben diese Schrift entziffern gelernt und die Sekunde angesagt, in der es eintreffen müsse; wir, die späten Enkel, richten unsere Augen und Sehrohre zu gedachter Sekunde gegen die Sonne, und siehe: es kommt – der Verstand triumphiert schon, daß er ihm die Pracht und Einrichtung seiner Himmel nachgerechnet und abgelernt hat – und in der Tat, der Triumph ist einer der gerechtesten des Menschen – es kommt, stille wächst es weiter – aber siehe, Gott gab ihm auch für das Herz etwas mit, was wir nicht vorausgewußt und was millionenmal mehr wert ist, als was der Verstand begriff und vorausrechnen konnte: das Wort gab er ihm mit: “Ich bin – nicht darum bin ich, weil diese Körper sind und diese Erscheinung, nein, sondern darum, weil es euch in diesem Momente euer Herz schauernd sagt, und weil dieses Herz sich doch trotz der Schauer als groß empfindet”. – Das Tier hat gefürchtet, der Mensch hat angebetet.
Ich will es in diesen Zeilen versuchen, für die tausend Augen, die zugleich in jenem Momente zum Himmel aufblickten, das Bild und für die tausend Herzen, die zugleich schlugen, die Empfindung nachzumalen und festzuhalten, insofern dies eine schwache menschliche Feder überhaupt zu tun imstande ist.
Ich stieg um 5 Uhr auf die Warte des Hauses Nr. 495 in der Stadt, von wo aus man die Übersicht nicht nur über die ganze Stadt hat, sondern auch über das Land um dieselbe, bis zum fernsten Horizonte, an dem die ungarischen Berge wie zarte Luftbilder dämmern. Die Sonne war bereits herauf und glänzte freundlich auf die rauchenden Donauauen nieder, auf die spiegelnden Wasser und auf die vielkantigen Formen der Stadt, vorzüglich auf die Stephanskirche, die fast greifbar nahe an uns aus der Stadt, wie ein dunkles, ruhiges Gebirge, emporstand.
Mit einem seltsamen Gefühl schaute man die Sonne an, da an ihr nach wenigen Minuten so Merkwürdiges vorgehen sollte. Weit draußen, wo der große Strom geht, lag ein dicke, langgestreckte Nebellinie, auch im südöstlichen Horizonte krochen Nebel und Wolkenballen herum, die wir sehr fürchteten, und ganze Teile der Stadt schwammen in Dunst hinaus. An der Stelle der Sonne waren nur ganz schwache Schleier, und auch diese ließen große blaue Inseln durchblicken.
Die Instrumente wurden gestellt, die Sonnengläser in Bereitschaft gehalten, aber es war noch nicht an der Zeit. Unten ging das Gerassel der Wägen, das Laufen und Treiben an – oben sammelten sich betrachtende Menschen; unsere Warte füllte sich, aus den Dachfenstern der umstehenden Häuser blickten Köpfe, auf Dachfirsten standen Gestalten, alle nach derselben Stelle des Himmels blickend, selbst auf der äußersten Spitze des Stephansturmes, auf der letzten Platte des Baugerüstes stand eine schwarze Gruppe, wie auf Felsen oft ein Schöpfchen Waldanflug – und wie viele tausend Augen mochten in diesem Augenblicke von den umliegenden Bergen nach der Sonne schauen, nach derselben Sonne, die Jahrtausende den Segen herabschüttet, ohne daß einer dankt – heute ist sie das Ziel von Millionen Augen, aber immer noch, wie man sie mit dämpfenden Gläsern anschaut, schwebt sie als rote oder grüne Kugel rein und schön umzirkelt in dem Raume.
Endlich zur vorausgesagten Minute – gleichsam wie von einem unsichtbaren Engel – empfing sie den sanften Todeskuß, ein feiner Streifen ihres Lichtes wich vor dem Hauche dieses Kusses zurück, der andere Rand wallte in dem Glase des Sternenrohres zart und golden fort – “es kommt”, riefen nun auch die, welche bloß mit dämpfenden Gläsern, aber sonst mit freien Augen hinaufschauten – “es kommt”, und mit Spannung blickte nun alles auf den Fortgang.
Die erste, seltsame, fremde Empfindung rieselte nun durch die Herzen, es war die, daß draußen in der Entfernung von Tausenden und Millionen Meilen, wohin nie ein Mensch gedrungen, an Körpern, deren Wesen nie ein Mensch erkannte, nun auf einmal etwas zur selben Sekunde geschehe, auf die es schon längst der Mensch auf Erden festgesetzt.
Man wende nicht ein, die Sache sei ja natürlich und aus den Bewegungsgesetzen der Körper leicht zu berechnen; die wunderbare Magie des Schönen, die Gott den Dingen mitgab, frägt nichts nach solchen Rechungen, sie ist da, weil sie da ist, ja sie ist trotz der Rechnungen da, und selig das Herz, welches sie empfinden kann; denn nur dies ist Reichtum, und einen andern gibt es nicht – schon in dem ungeheuern Raume des Himmels wohnt das Erhabene, das unsere Seele überwältigt, und doch ist dieser Raum in der Mathematik sonst nichts als groß.
Indes nun alle schauten und man bald dieses, bald jenes Rohr rückte und stellte und sich auf dies und jenes aufmerksam machte, wuchs das unsichtbare Dunkel immer mehr und mehr in das schöne Licht der Sonne ein – alle harrten, die Spannung stieg; aber so gewaltig ist die Fülle dieses Lichtmeeres, das von dem Sonnenkörper niederregnet, daß man auf Erden keinen Mangel fühlte, die Wolken glänzten fort, das Band des Wassers schimmerte, die Vögel flogen und kreuzten lustig über den Dächern, die Stephanstürme warfen ruhig ihre Schatten gegen das funkelnde Dach, über die Brücke wimmelte das Fahren und Reiten wie sonst, sie ahneten nicht, daß indessen oben der Balsam des Lebens, Licht, heimlich versiege, dennoch draußen an dem Kahlengebirge und jenseits des Schlosses Belvedere war es schon, als schliche eine Finsternis oder vielmehr ein bleigraues Licht, wie ein wildes Tier heran – aber es konnte auch Täuschung sein, auf unserer Warte war es lieb und hell, und Wangen und Angesichter der Nahestehenden waren klar und freundlich wie immer.
Seltsam war es, daß dies unheimliche, klumpenhafte, tief schwarze, vorrückende Ding, das langsam die Sonne wegfraß, unser Mond sein sollte, der schöne sanfte Mond, der sonst die Nächte so florig silbern beglänzte; aber doch war er es, und im Sternenrohr erschienen auch seine Ränder mit Zacken und Wulsten besetzt, den furchtbaren Bergen, die sich auf dem uns so freundlich lächelnden Runde türmen.
Endlich wurden auch auf Erden die Wirkungen sichtbar und immer mehr, je schmäler die am Himmel glühend Sichel wurde; der Fluß schimmerte nicht mehr, sondern war ein taftgraues Band, matte Schatten lagen umher, die Schwalben wurden unruhig, der schöne sanfte Glanz des Himmel erlosch, als liefe er von einem Hauche matt an, ein kühles Lüftchen hob sich und stieß gegen uns, über die Auen starrte ein unbeschreiblich seltsames, aber bleischweres Licht, über den Wäldern war mit dem Lichterspiele die Beweglichkeit verschwunden, und Ruhe lag auf ihnen, aber nicht die des Schlummers, sondern die der Ohnmacht – und immer fahler goß sich’s über die Landschaft, und diese wurde immer starrer – die Schatten unserer Gestalten legten sich leer und inhaltslos gegen das Gemäuer, die Gesichter wurden aschgrau – – erschütternd war dieses allmähliche Sterben mitten in der noch vor wenigen Minuten herrschenden Frische des Morgens.
Wir hatten uns das Eindämmern wie etwa ein Abendwerden vorgestellt, nur ohne Abendröte; wie geisterhaft ein Abendwerden ohne Abendröte sei, hatten wir uns nicht vorgestellt, aber auch außerdem war dies Dämmern ein ganz anderes, es war ein lastend unheimliches Entfremden unserer Natur; gegen Südost lag eine fremde, gelbrote Finsternis, und die Berge und selbst das Belvedere wurden von ihr eingetrunken – die Stadt sank zu unsern Füßen immer tiefer, wie ein wesenloses Schattenspiel hinab, das Fahren und Gehen und Reiten über die Brücke geschah, als sähe man es in einem schwarzen Spiegel – die Spannung stieg aufs höchste – einen Blick tat ich noch in das Sternrohr, er war der letzte; so schmal wie mit der Schneide eines Federmessers in das Dunkel geritzt, stand nur mehr die glühende Sichel da, jeden Augenblick zum Erlöschen, und wie ich das freie Auge hob, sah ich auch, daß bereits alle andern die Sonnengläser weggetan und bloßen Auges hinaufschauten – sie hatten auch keines mehr nötig; denn nicht anders als wie der letzte Funke eines erlöschenden Dochtes schmolz eben auch der letzte Sonnenfunken weg, wahrscheinlich durch die Schlucht zwischen zwei Mondbergen zurück – es war ein überaus trauriger Augenblick – deckend stand nun Scheibe auf Scheibe – und dieser Moment war es eigentlich, der wahrhaft herzzermalmend wirkte – das hatte keiner geahnet – ein einstimmiges “Ah” aus aller Munde, und dann Totenstille, es war der Moment, da Gott redete und die Menschen horchten.
Hatte uns früher das allmähliche Erblassen und Einschwinden der Natur gedrückt und verödet, und hatten wir uns das nur fortgehend in eine Art Tod schwindend gedacht: so wurden wir nun plötzlich aufgeschreckt und emporgerissen durch die furchtbare Kraft und Gewalt der Bewegung, die da auf eimmal durch den ganzen Himmel ging: die Horizontwolken, die wir früher gefürchtet, halfen das Phänomen erst recht bauen, sie standen nun wie Riesen auf, von ihrem Scheitel rann ein fürchterliches Rot, und in tiefem, kaltem, schwerem Blau wölbten sie sich unter und drückten den Horizont – Nebelbänke, die schon lange am äußersten Erdsaume gequollen und bloß mißfärbig gewesen waren, machten sich nun geltend und schauerten in einem zarten, furchtbaren Glanze, der sie überlief – Farben, die nie ein Auge gesehen, schweiften durch den Himmel.
Der Mond stand mitten in der Sonne, aber nicht mehr als schwarze Scheibe, sondern gleichsam halb transparent wie mit einem leichten Stahlschimmer überlaufen, rings um ihn kein Sonnenrand, sondern ein wundervoller, schöner Kreis von Schimmer, bläulich, rötlich, in Strahlen auseinanderbrechend, nicht anders, als gösse die obenstehende Sonne ihre Lichtflut auf die Mondeskugel nieder, daß es rings auseinanderspritzte – das Holdeste, was ich je an Lichtwirkung sah!
Draußen weit über das Marchfeld hin lag schief eine lange, spitze Lichtpyramide gräßlich gelb, in Schwefelfarbe flammend und unnatürlich blau gesäumt; es war die jenseits des Schattens beleuchtete Atmosphäre, aber nie schien ein Licht so wenig irdisch und so furchtbar, und von ihm floß das aus, mittels dessen wir sahen. Hatte uns die frühere Eintönigkeit verödet, so waren wir jetzt erdrückt von Kraft und Glanz und Massen – unsere eigenen Gestalten hafteten darinnen wie schwarze, hohle Gespenster, die keine Tiefe haben; das Phantom der Stephanskirche hing in der Luft, die andere Stadt war ein Schatten, alles Rasseln hatte aufgehört, über die Brücke war keine Bewegung mehr; denn jeder Wagen und Reiter stand und jedes Auge schaute zum Himmel.
Nie, nie werde ich jene zwei Minuten vergessen – es war die Ohnmacht eines Riesenkörpers, unserer Erde.
Wie heilig, wie unbegreiflich und wie furchtbar ist jenes Ding, das uns stets umflutet, das wir seelenlos genießen und das unseren Erdball mit solchen Schaudern zittern macht, wenn es sich entzieht, das Licht, wenn es sich nur kurz entzieht.
Die Luft wurde kalt, empfindlich kalt, es fiel Tau, daß Kleider und Instrumente feucht waren – die Tiere entsetzten sich; was ist das schrecklichste Gewitter, es ist ein lärmender Trödel gegen diese todesstille Majestät – mir fiel Lord Byrons Gedicht ein: Die Finsternis, wo die Menschen Häuser anzünden, Wälder anzünden, um nur Licht zu sehen – aber auch eine solche Erhabenheit, ich möchte sagen Gottesnähe, war in der Erscheinung dieser zwei Minuten, daß dem Herzen nicht anders war, als müsse er irgendwo stehen.
Byron war viel zu klein – es kamen, wie auf einmal, jene Worte des heiligen Buches in meinen Sinn, die Worte bei dem Tode Christi: “Die Sonne verfinsterte sich, die Erde bebte, die Toten standen aus den Gräbern auf, und der Vorhang des Tempels zerriß von oben bis unten.”
Auch wurde die Wirkung auf alle Menschenherzen sichtbar. Nach dem ersten Verstummen des Schrecks geschahen unartikulierte Laute der Bewunderung und des Staunens: der eine hob die Hände empor, der andere rang sie leise vor Bewegung, andere ergriffen sich bei denselben und drückten sich – eine Frau begann heftig zu weinen, eine andere in dem Hause neben uns fiel in Ohnmacht, und ein Mann, ein ernster fester Mann, hat mir später gesagt, daß ihm die Tränen herabgeronnen.
Ich habe immer die alten Beschreibungen von Sonnenfinsternissen für übertrieben gehalten, so wie vielleicht in späterer Zeit diese für übertrieben wird gehalten werden; aber alle, so wie diese, sind weit hinter der Wahrheit zurück. Sie können nur das Gesehene malen, aber schlecht, das Gefühlte noch schlechter, aber gar nicht die namenlos tragische Musik von Farben und Lichtern, die durch den ganzen Himmel liegt – ein Requiem, ein Dies irae, das unser Herz spaltet, daß es Gott sieht und seine teuren Verstorbenen, daß es in ihm rufen muß: “Herr, wie groß und herrlich sind deine Werke, wie sind wir Staub vor dir, daß du uns durch das bloße Weghauchen eines Lichtteilchens vernichten kannst und unsere Welt, den holdvertrauten Wohnort, einen fremden Raum verwandelst, darin Larven starren!”
Aber wie alles in der Schöpfung sein rechtes Maß hat, auch diese Erscheinung, sie dauerte zum Glücke sehr kurz, gleichsam nur den Mantel hat er von seiner Gestalt gelüftet daß wir hineingehen, und Augenblicks wieder zugehüllt, daß alles sei wie früher.
Gerade, da die Menschen anfingen, ihren Empfindungen Worte zu geben, also da sie nachzulassen begannen, da man eben ausrief: “Wie herrlich, wie furchtbar” – gerade in diesem Momente hörte es auf: mit eins war die Jenseitswelt verschwunden und die hiesige wieder da, ein einziger Lichttropfen quoll am oberen Rande wie ein weißschmelzendes Metall hervor, und wir hatten unsere Welt wieder – er drängte sich hervor, dieser Tropfen, wie wenn die Sonne selber darüber froh wäre, daß sie überwunden habe, ein Strahl schoß gleich durch den Raum, ein zweiter machte sich Platz – aber ehe man nur Zeit hatte zu rufen: “Ach!” bei dem ersten Blitz des ersten Atomes, war die Larvenwelt verschwunden und die unsere wieder da: und das bleifarbene Lichtgrauen, das uns vor dem Erlöschen so ängstlich schien, war uns nun Erquickung, Labsal, Freund und Bekannter, die Dinge warfen wieder Schatten, das Wasser glänzte, die Bäume waren wieder grün, wir sahe uns in die Augen – siegreich kam Strahl an Strahl, und wie schmal, wie winzig schmal auch nur noch erst der leuchtend Zirkel war, es schien, als sei uns ein Ozean von Licht geschenkt worden – man kann es nicht sagen, und der es nicht erlebt, glaubt es kaum, welche freudige, welche siegende Erleichterung in die Herzen kam: wir schüttelten uns die Hände, wir sagten, daß wir uns zeitlebens daran erinnern wollen, daß wir das miteinander gesehen haben – man hörte einzelne Laute, wie sich die Menschen von den Dächern und über die Gassen zuriefen, das Fahren und Lärmen begann wieder, selbst die Tiere empfanden es; die Pferde wieherten, die Sperlinge auf den Dächern begannen ein Freudengeschrei, so grell und närrisch, wie sie es gewöhnlich tun, wenn sie sehr aufgeregt sind, und die Schwalben schossen blitzend und kreuzend hinauf, hinab, in der Luft umher.
Das Wachsen des Lichtes machte keine Wirkung mehr, fast keiner wartete den Austritt ab, die Instrumente wurden abgeschraubt, wir stiegen hinab, und auf allen Straßen und Wegen waren heimkehrende Gruppen und Züge in den heftigsten, exaltiertesten Gesprächen und Ausrufungen begriffen. Und ehe sich noch die Wellen der Bewunderung und Anbetung gelegt hatten, ehe man mit Freunden und Bekannten ausreden konnte, wie auf diesen, wie auf jenen, wie hier, wie dort die Erscheinung gewirkt habe, stand wieder das schöne, holde, wärmende, funkelnde Rund in den freundlichen Lüften, und das Werk des Tages ging fort.
Wie lange aber das Herz des Menschen fortwogte, bis es auch wieder in sein Tagewerk kam, wer kann es sagen? Gebe Gott, daß der Eindruck recht lange nachhalte, er war ein herrlicher, dessen selbst ein hundertjähriges Menschenleben wenige aufzuweisen haben wird. Ich weiß, daß ich nie, weder von Musik noch Dichtkunst, noch von irgendeiner Naturerscheinung oder Kunst so ergriffen und erschüttert worden war – freilich bin ich seit Kindheitstagen viel, ich möchte fast sagen, ausschließlich mit der Natur umgegangen und habe mein Herz an ihre Sprache gewöhnt und liebe diese Sprache, vielleicht einseitiger, als es gut ist; aber denke, es kann kein Herz geben, dem nicht diese Erscheinung einen unverlöschlichen Eindruck zurückgelassen habe.
Ihr aber, die es im höchsten Maße nachempfunden, habet Nachsicht mit diesen armen Worten, die es nachzumalen versuchten, und so weit zurückgeblieben. Wäre ich Beethoven, so würde ich es in Musik sagen; ich glaube, da könnte ich es besser.
Zum Schlusse erlaube man mir noch zwei kurze Fragen, die mir dieses merkwürdige Naturereignis aufdrängte:
Erstens: Warum, da doch alle Naturgesetze Wunder und Geschöpfe Gottes sind, merken wir sein Dasein in ihnen weniger, als wenn einmal eine plötzliche Änderung, gleichsam eine Störung derselben geschieht, wo wir ihn dann plötzlich und mit Erschrecken dastehen sehen? Sind diese Gesetze sein glänzendes Kleid, das ihn bedeckt, und muß er es lüften, daß wir ihn selber schauen?
Zweitens: Könnte man nicht auch durch Gleichzeitigkeit und Aufeinanderfolge von Lichtern und Farben eben so gut eine Musik für das Auge wie durch Töne für das Ohr ersinnen? Bisher waren Licht und Farbe nicht selbstständig verwendet, sondern nur an Zeichnung haftend; denn Feuerwerke,Transparente, Beleuchtungen sind doch nur zu rohe Anfänge jener Lichtmusik, als dass man sie erwähnen könnte. Sollte nicht durch ein Ganzes von Lichtakkorden und Melodien eben so ein Gewaltiges, Erschütterndes angeregt werden können, wie durch Töne? Wenigstens könnte ich keine Symphonie, Oratorium oder dergleichen nennen, das eine so hehre Musik war, als jene, die während der zwei Minuten mit Licht und Farbe an dem Himmel war, und hat sie auch nicht den Eindruck ganz allein gemacht, so war sie doch ein Teil davon.

Quelle: Wikipedia.

Trotz Löchern gute Bilder

meine lieben,
nun ist aus dieser Geschichte mit dem Foto fast schon eine Serie geworden. Ich lege dafür aber keine neue an, sondern schlage diese Artikel der Kategorie Den Schwarzen Löchern entgegen zu.
Heute geht es um die faszinierende Kamera und die Technik an sich, wie man zu solchen Fotos kommt.

Wer den vorigen Artikel noch nicht gelesen hat, sollte dies eventuell tun, denn ich werde dessen Inhalte an dieser Stelle nicht mehr wiederholen.

Qualität eines Bildes

Im Zusammenhang mit allem, was mit Bildverarbeitung zu tun hat, ob Kamera, Bildschirm oder Drucker, fällt dieser Begriff irgendwann. Je nach dem verwendet man dafür unterschiedliche Maßeinheiten, z. B. „Dots per Inch“ oder „Megapixel“. Wie man das Ding auch immer bezeichnet. Es handelt sich immer um ein Maß für Bildpunkte pro Fläche. Bildpunkte pro Fläche impliziert schon fast, dass es zwischen diesen eventuell blinde Stellen geben könnte, also Löcher. Dem ist auch so. da setzt einem jegliche Technologie schon Grenzen verschiedenster Art. Jedes noch so kleine Bauteil hat eine Ausdehnung. Die lichtempfindlichen Zellen unserer Netzhaut ebenfalls. Man kann also mit einem bildgebenden Verfahren nur Objekte aufnehmen, die größer sind, als die Zwischenräume (Pixel) des Aufnahmesystems. Das gilt vom mikroskopisch kleinsten, bis hin zum astronomisch größten, wie wir noch sehen werden.
Die Qualität eines Bildes hängt also sehr stark von der Auflösung ab.

Auflösung im Alltag

Stellen wir uns zwei brennende Kerzen vor, die wenige Zentimeter voneinander auf einem Tisch stehen. Stehen wir direkt davor, bzw. befinden wir uns im selben Raum, dann können wir sehen, dass es zwei Kerzenflammen sind. Wir können das Bild auflösen. Sehen wir die beiden Kerzen aus großer Entfernung, dann sehen wir irgendwann nur noch einen hellen Punkt. Wir können nicht mehr auflösen. Ein Wald verschwimmt in großer Entfernung zu einer braun-grünen Masse, wo wir keine einzelnen Bäume mehr voneinander unterscheiden können.
Oder nehmen wir unseren Mond.
Der ist knapp 400.000 Kilometer von der Erde entfernt. Wenn wir ihn ohne technische Hilfsmittel betrachten, dann sehen wir natürlich ein paar Details. Wir sehen helle und dunkle Flecken. Aber wir können keine Krater auf seiner Oberfläche sehen, obwohl die natürlich da sind. Dafür reicht aber das Auflösungsvermögen nicht. Alles was kleiner als 130 Kilometer ist, geht im Bild unserer Augen unter.
Wir können uns dem Mond nähern, dann wird es besser. Wenn wir mit einem Raumschiff dorthin fliegen, sehen wir irgendwann alle Details. Aber wir können auch einfach bessere Augen benutzen. Und das müssen wir auch, wenn wir Objekte ablichten wollen, zu denen man niemals gelangen kann, weil sie Millionen von Lichtjahren von uns entfernt sind. Im Falle unseres Mondes reicht schon ein normales Fernglas aus, um mehr Details zu erkennen.

Lichteimer

Das Auflösungsvermögen eines Instrumentes hängt mittelbar von seiner Größe ab. So kann beispielsweise ein großes Teleskop einfach mehr licht sammeln, als ein kleines Fernröhrchen.
So spricht man bei Teleskopen meist von Metern Durchmesser. Damit ist meist die Größe des Hauptspiegels oder der Hauptantenne gemeint. „OK“, mag man denken. „Dann bauen wir die Dinger halt immer größer. Das geht natürlich nicht. Die Spiegel würden zu schwer und würden sich unter ihrer Masse verbiegen. Man stößt hier technisch relativ bald an Grenzen.
So um 200 m Durchmesser dürfte hier Schluss sein.
Oft sogar schon früher, weil es an der Finanzierung der Forschungsförderung scheitert.

Im nächsten Schritt erhöht man die Auflösung, indem man einfach mehrere Teleskope nebeneinander oder in einem Feld aufstellt. Die Bilder dieser Lichteimer kann man noch relativ einfach zu einem Bild vereinen. Und ja, ihr habt Recht. Das ist dann ein Teleskop mit Löchern. Das ist aber kein Problem, denn man kennt ja die Abstände zwischen den Teleskopen, und auf die Entfernung der beobachteten Objekte wirken sich die Löcher nicht aus.
Diese Technik funktioniert aber auch nur, wenn die Teleskope nicht zu weit voneinander entfernt stehen, weil sich zum einen die Erde dreht, aber vor allem, weil die Lichtgeschwindigkeit bei der Bildgewinnung irgendwann zuschlägt.

Will man also nun ein Objekt beobachten, so kann man über dessen Abstand und Entfernung berechnen, wie hoch die Auflösung unseres Instrumentes mindestens sein muss, um die Aufgabe erfolgreich zu lösen.

Das nächstgelegene große schwarze Loch ist Sagittarius-A*, das supermassereiche schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße. 26.500 Lichtjahre weit weg und circa 22 Millionen Kilometer im Durchmesser. Um das auflösen zu können braucht man ein Teleskop mit einem Durchmesser von fast 10.000 Kilometern. Das schwarze Loch im Zentrum der Galaxie Messier 87, von dem im Frühjahr 2019 das erste Bild gemacht werden konnte ist 54 Millionen Lichtjahre weit weg aber mit einem Durchmesser von 40 Milliarden Kilometern auch viel größer. Auch hier ist ein Teleskop von fast 10.000 Kilometer nötig um es sehen zu können.
Das können wir nicht bauen. Und wenn doch, hätten wir keinen Platz, es irgendwo aufzustellen.

Das Zauberwort an dieser Stelle heißt Very Long Baseline Interferometry.

Und was ist das?

Dieses Verfahren nützt tatsächlich aus, dass es nicht unbedingt sein muss, dass ein Teleskop mit hoher Auflösung aus einem durchgängigen Spiegel bestehen muss. Es darf, ja es muss sogar für diese Technik „Löcher“ haben.

Nun muss man einen Weg finden, wie man weit entfernte Teleskope so zusammenschaltet, dass sie sich tatsächlich wie eines verhalten. Und genau diese Aufgabe löst die Very Long Baseline Interferometry.

Man nutzt hier die Eigenschaft des Lichtes aus, dass es sich beispielsweise bei einem Doppelspaltversuch wie eine Wälle und nicht wie Teilchen verhält. Ich schrieb darüber in Station sechs der Reise zu den schwarzen Löchern, wo es um die Eigenschaften des Lichtes ging.

Die Spalten in Analogie zum dort beschriebenen Wellenversuch stellen verschiedene weit entfernte Teleskope dar, von denen jedes für sich sein eigenes Lichtmuster sammelt.

Zunächst schaut also jedes Teleskop für sich alleine zum Himmel. Aber natürlich beide zur gleichen Zeit auf den gleichen Punkt. Jedes sammelt Licht und genau dieses Licht wird nun kombiniert und zwar in einem “Interferometer”. Dort wird das Licht überlagert und es interferiert. Wenn man sich Licht als Welle vorstellt, und zwei dieser Wellen überlagert, dann können sich die Wellen verstärken und zwar dort, wo zwei Wellenberge aufeinander treffen. Aber auch auslöschen, wenn Wellenberg und Wellental aufeinander treffen. Das Interferenzsignal besteht also aus einer Abfolge von hellen und dunklen Bereichen. Helle und dunkle Streifen sind aber nicht das, was man von schönen bunten Bildern aus der Astronomie gewohnt ist.
Aber mit ein bisschen Arbeit und sehr viel Mathematik kann man aus dem Interferenzmuster jede Menge Informationen bekommen.

Zum einen braucht das Licht unterschiedlich lange um die einzelnen Teleskope zu erreichen, je nachdem wie weit sie voneinander entfernt sind. Aus diesem Unterschied in der Laufzeit kann man schon einige Rückschlüsse auf die Struktur der Lichtquelle ziehen. Man wird aber auch ein unterschiedliches Streifenmuster bekommen, je nachdem wie weit die Teleskope voneinander entfernt sind.
Je weiter die Teleskope auseinander stehen und vor allem je mehr unterschiedliche Distanzen man benutzt, desto besser funktioniert das Verfahren. Bei der VLBI stellt man also möglichst viele Teleskope möglichst weit verteilt auf der ganzen Erde auf und kombiniert deren Daten.
Das geht allerdings nicht mit normalen Teleskopen. Also nicht mit Teleskopen die im sichtbaren Licht arbeiten. Licht kann man nicht speichern; man kann es höchstens über Glasfaserkabel kurze Strecken weiterleiten und zur Interferenz bringen. Das geht mit Abständen von ein paar Dutzend bis hundert Metern. Aber nicht über viele 1000 Kilometer. Dazu braucht man Radioteleskope. Das langwellige Radiolicht aus dem All kann aufgezeichnet und sehr exakt mit Zeitstempeln versehen werden. Die ganzen Daten aller Teleskope werden dann gesammelt und quasi nochmal in einer Art Playback zusammen abgespielt und virtuell zur Interferenz gebracht werden.

Außerdem durchdringen Radiowellen auch Staub- und Gaswolken, die sich zwischen den Teleskopen und dem beobachteten Objekt befinden. Radioteleskope funktionieren quasi bei jedem Wetter. Lichtteleskope scheitern schon bei bewölktem Himmel.

Zum Glück entsteht in der Umgebung eines schwarzen Lochs auch jede Menge Radiostrahlung und deswegen konnte ein Verbund aus neun auf der ganzen Welt verteilten Radioteleskope die Bilder beider schwarzen Löcher, M87 und SGTA* machen.
Diesem Teleskop-Verbund gab man den Namen „Event Horizon Telescope“, zu Deutsch „Ereignis-Horizont-Teleskop“.

Man denkt schon darüber nach, die “Löcher” im Teleskop noch größer zu machen um das Auflösungsvermögen noch weiter zu erhöhen. In Zukunft sollen auch Radioteleskope im All in den Verbund eingegliedert werden. Dann hätten wir Teleskope die ein paar hunderttausend Kilometer groß sind.
Was wir dann damit entdecken, steht noch „in den Sternen“.

Quellen

nun möchte ich euch zum vorläufigen Schluss dieser kleinen Serie über die ersten Fotos von schwarzen Löchern noch einige Quellen zeigen. Das sind richtige Juwelen im Podcast-Universum. Hört mal rein. Ich garantiere euch sehr viele Stunden höchsten Hörgenusses.

  • Selbstverständlich beginne auch ich meine Reisen in das Universum bei Wikipedia. Dort findet ihr alles über das Event-Horizon-Telescope. Dazu bitte hier lang.
  • In Folge 334 geht Florian Freistetter auf die Galaxie ein, aus von deren schwarzen Loch das erste Foto stammte.
  • In Folge 357 der #Sternengeschichten beschreibt Florian Freistetter sehr schön, wie man schwarze Löcher sehen kann.
  • Und in Folge 385 erklärt uns Florian die Long Base line Interferometrie.
  • Endlich kommt mal eine Frau ins Spiel. In Folge 52 erzählt die Astronomin Rut Grützbauch im Podcast Das-Universum, den sie gemeinsam mit Florian macht, was es für Überraschungen im schwarzen Loch im Zentrum unserer Milchstraße gibt. Von ihr darf ich euch ihr erstes Buch „Per Lastenrad durch die Galaxis“ wärmstens ans Herz legen. Es gibt es sogar von ihr selbst als Hörbuch aufgelesen.
  • Abschließen möchte ich diese Übersicht mit Folge 65 des Podcasts „Auf Distanz“. Dort durfte ich in Folge 17 zu Gast sein. Dieser Podcasts enthält sehr häufig spannende Interviews mit Wissenschaftlern, Weltraumingenieuren oder gar Astronauten.

Wie man Schwarze Löcher „sehen“ kann

Meine lieben,

ich höre förmlich den Aufschrei der zumindest bei denen umgeht, die meine lange Serie zu den schwarzen Löchern gelesen haben, wenn sie diese Überschrift lesen. Und dieser Aufschrei ist durchaus berechtigt. Nein!!!
man kann ein schwarzes Loch nicht sehen, weil es eben schwarz ist. Nicht mal die beiden Fotos zweier schwarzer Löcher, die ich im vorigen Artikel versuchte taktil zu beschreiben, zeigen die beiden Löcher direkt. Wer nochmal nachlesen möchte, was ein schwarzes Loch eigentlich ist, sei an Folge zehn meiner Serie „Die Reise zu den schwarzen Löchern“ erinnert. Ein Abschnitt stellt auch verschiedene Verfahren vor, wie sich diese Gravitationsmonster manchmal doch verraten und indirekt nachweisen lassen.

Auch das erste Foto wird dort schon erwähnt. Das aus unserer Milchstraße war noch nicht fertig.

Wir erinnern uns an den Begriff des Ereignishorizontes. Das ist der Bereich um ein schwarzes Loch herum, ab dessen Radius die Gravitation so stark wird, dass ihm nicht mal mehr das Licht entkommen kann.

Von außen betrachtet “sehen” wir also vorerst nur eine schwarze Kugel, die aber keine echte Kugel ist sondern nur eine Region im Raum um das schwarze Loch herum aus der keinerlei Licht mehr nach außen dringen kann. Und wir sehen die schwarze Kugel natürlich auch nicht, weil es da nichts zu sehen gibt. Wenn das schon alles wäre, könnten wir ein schwarzes Loch tatsächlich nicht sehen, geschweige denn ein Foto davon anfertigen.

Zum Glück gibt es hier ein großes Aber:
Schwarze Löcher, vor allem die gigantisch großen, die sich in den Zentren der Galaxien befinden, sind nicht einfach isoliert im All. Es gibt ja noch jede Menge anderes Material und gerade in den Zentren der Galaxien ist diese Materie besonders häufig und dicht. Da stehen die Sterne eng nebeneinander. Sie schleudern Gas und Staub hinaus ins All. Es gibt Gas- und Staubwolken zwischen den Sternen. All das bewegt sich um das schwarze Loch rundherum. Und kann auch ins schwarze Loch unwiederruflich hinein fallen. Was hinter den Ereignishorizont fällt, ist für immer verloren.
Bevor es das tut, spiralisiert es aber um das schwarze Loch herum.
Das ganze Material bildet eine große Scheibe um den Ereignishorizont und während es bei seiner Bewegung immer stärker beschleunigt wird, heizt es sich auch immer stärker auf, und beginnt zu leuchten!
Das Material um den Ereignishorizont herum ist also alles andere als unsichtbar! Es leuchtet hell, vor allem auch in den Bereichen des Lichts das für unsere Augen nicht sichtbar ist. Es gibt zum Beispiel Röntgenstrahlung oder Radiowellen ab.

Das schwarze Loch in unserer Galaxis verriet sich zunächst dadurch, dass man Sterne in seiner unmittelbaren Umgebung beobachtete. Sie umkreisen sehr schnell etwas unsichtbares, das eine Masse von etwa 4 Millionen Sonnen besitzen muss. Das Loch in M87 fand man aufgrund seiner Aktivität. Es leuchtet sehr hell und ist sehr aktiv. Man sah aber zunächst nicht mehr, als einen hellen verwaschenen Fleck. Die Auflösung der verfügbaren Teleskope war nicht hoch genug.
Es sollte eine Masse von etwa sechs Milliarden Sonnen in sich vereinigen.
Das Auflösungsvermögen sagt uns, wie nahe zwei Objekte nebeneinander stehen können so dass wir sie noch als zwei einzelne Objekte erkennen können. Wenn man zum Beispiel aus der Ferne auf einen Wald blickt, sieht man dort nur eine undefinierte grün-braune Masse. Benutzt man aber ein Fernglas, das ja ein deutlich besseres Auflösungsvermögen als unser Auge hat, dann erkennt man auf einmal einzelne Bäume. Genau so ist es auch bei den schwarzen Löchern. Wenn mir mit unseren bisherigen Teleskopen auf die Zentren der Galaxien schauten, konnten wir nur große, helle Flecken sehen. Irgendwo im Zentrum dieser hellen Flecken muss aber auch ein dunkler Fleck sein. Irgendwo dort muss der Ereignishorizont sein, die Region aus der kein Licht mehr zu uns kommen kann. Um DAS zu beobachten muss das Auflösungsvermögen groß genug sein. Was es aber lange Zeit nicht wahr.
Man mache sich klar:
Die Galaxie Messier 87 ist 54 Millionen Lichtjahre von uns entfernt. Der Ereignishorizont des schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie hat einen Durchmesser von 18 Milliarden Kilometern (das entspricht dem 120fachen Abstand zwischen Erde und Sonne). Das ist groß. Sehr groß. Drückten wir unsere Sonne zu einem schwarzen Loch zusammen, so hätte sie lediglich einen Durchmesser von sechs Kilometern.

Das schwarze Loch ist aber auch sehr, sehr weit weg. In der Astronomie benutzt man in solchen Fällen die Einheit des Bogenmaß um die Größe zu beschreiben. Man bestimmt also, unter welchem Winkel uns ein Objekt am Himmel erscheint. Ein Kreis um den gesamten Himmel herum hat dabei 360 Grad. Jedes Grad hat 60 Bogenminuten, jede Bogenminute 60 Bogensekunden. Der Vollmond zum Beispiel hat eine Größe von 30 Bogenminuten, überdeckt also ein halbes Grad des kompletten Kreises am Himmel. Oder anders gesagt: Man bräuchte 720 Vollmonde wenn man den Horizont einmal komplett rundherum füllen wollte.
Der Ereignishorizont des schwarzen Lochs von Messier 87 hat eine Größe von 40 Mikrobogensekunden. Das entspricht ungefähr der Größe einer Orange, die auf dem Mond liegt und die wir von der Erde aus beobachten wollen. Das ist nicht möglich, auch nicht mit den besten Teleskopen die wir haben. Wir müssen entweder näher ran. Das ist beim Mond noch einfach; da sind wir ja immerhin schon öfter mal hingeflogen. Aber bei einer Distanz von 54 Millionen Lichtjahren haben wir keine Chance uns auch nur irgendwie so weit zu nähern, dass sich an der scheinbaren Größe des schwarzen Lochs etwas ändern würde. Also müssen wir einen anderen Weg finden. Wir brauchen Teleskope mit einem besseren Auflösungsvermögen.
Das Event Horison ist ein solches Teleskop.
und genau damit war es möglich, die Bilder des schwarzen Loches im Zentrum von M87 und dem im Zentrum unserer Milchstraße einzufangen.
Wie dieses Instrument arbeitet und funktioniert, erfahrt ihr beim nächsten mal.
Weil die Löcher schwarz sind, haben wir auf beiden Fotos eigentlich wieder kein schwarzes Loch gesehen.
Wir haben das Licht gesehen, das vom Material in der Umgebung des schwarzen Lochs stammt. Aber sonst nichts. Und gerade das Nichts hätten wir gerne gesehen.

Die letzte Frage, die man sich hier noch stellen kann ist die, wieso man nicht zuerst Sagittarius A* in unserer Galaxis fotografiert hatte. Schließlich ist es deutlich näher als M87, dafür aber auch viel kleiner. Tatsächlich wurden beide Bilder ungefähr zeitgleich gemacht. So ähnlich sich die beiden Fotos auch sehen. Die beiden schwarzen Löcher sind so unterschiedlich, wie es sie nur sein können. Die Berechnung des Bildes von Sagittarius A* dauerte wegen der Pandemie und anderen Gründen einfach länger.

Aber auch diese aufregende Antwort heben wir uns für einen weiteren Artikel auf. Es bleibt spannend. Das kann ich euch versichern.

Ein Löchriges Tast-Rätsel

Meine lieben,

Heute wird es rätselhaft auf Blindnerd. Es geht um folgendes:

ein A4-Blatt liegt quer vor mir. Es ist tastbar bedruckt. Das erste, was ich ertaste sind zwei Ringe, die einen Durchmesser von etwa sieben Zentimeter besitzen und etwa in einem Abstand von fünf cm voneinander entfernt sind. Sie gehören also offenbar nicht zusammen und sind zwei voneinander völlig getrennte Objekte.

Normalerweise suche ich jetzt nach Beschriftungen in Punktschrift, damit ich vielleicht erfahre, worum es sich denn bei diesen merkwürdigen Ringen handelt. Das tue ich auch, aber halten wir noch etwas die Spannung.

Im nächsten Schritt vergleiche ich die beiden Ringe. Wie schon gesagt. Sie sind gleich groß, denke ich. Dasselbe trifft scheinbar auch auf ihre Löcher in der Mitte zu. Obwohl; vielleicht doch nicht ganz. Mir scheint, dass das Loch des rechten Ringes etwas oval ist. Ich fühle rechts eine leichte Spitze. Schwer, genau zu fühlen, da die taktile Struktur rund um die Löcher beider Ringe relativ schwach ist. Das liegt aber an dem Druckverfahren und den Farben des Bildes, die der Stärke der Pünktchen zugeordnet sind. Das zeigt mir, dass auch für sehende Betrachtende die Kontraste hier sehr schwach sein dürften. Immerhin, schwach ist besser als nichts. Bisher ertaste ich jeweils einen Ring mit einer Hand. Mehr und mehr bemerke ich aber, dass sich die beiden Ringe doch nicht ganz so ähneln, wie ich zuerst dachte. Also ändere ich meine Strategie, und gehe dazu über, die beiden Ringe einzeln und für sich mit beiden Händen nach und nach zu erkunden. Ich fange also mal mit den linken Ring an, und nehme ihn vor allem unter beide Zeigefinger. Vorsichtig und aufmerksam umfahre ich ihn mit beiden Fingern. Zwei Sachen fallen mir da auf. Zum einen ist der Ring weiter außen etwas schwächer gedruckt als weiter innen. Mir scheint auch, dass der Ring vielleicht doch nicht knallrund ist. Ich fühle unten und dann nochmal schräg rechts eine leichte Ausbuchtung. Ich sagte schon, dass sich die Farbe nach innen zu verändern scheint, denn dort ist er stärker gedruckt. Und nicht nur das. Der innere Teil des Ringes scheint eher einen Farbverlauf zu haben, denn unten links ist ein Teil noch etwas stärker gedruckt. Fühlt sich an, als läge eine Banane auf dem Ring. Schräg rechts unten finde ich noch ein Gebilde, das mich an einen Tropfen erinnert, dessen Spitze in Richtung des Loches in der Mitte zeigt. Insgesamt ist auch dieser innere stärker geprägte Teil des Ringes nicht ganz rund. Was ist das bloß für ein merkwürdiges Objekt. Mich zuckt es in den Fingern, und mich möchte nach oben fahren, wo eine Beschriftung steht. Abermals verkneife ich es mir, um für euch den Spannungsbogen aufrecht zu halten.

Wenden wir uns nun dem rechten Gebilde zu. Insgesamt ist dieses Bild, was es auch immer sein mag, dem linken zwar ringförmig ähnlich, aber es wirkt doch etwas unruhiger. Auch hier gibt es unten rechts eine kleine Ausbuchtung. Auch hier verändert sich nach innen hin scheinbar die Farbe, weil der Druck dort stärker wird. Auf diesem inneren Ring finde ich gleich drei Stellen, die besonders hell sein könnten. Die größte ist rechts oben und erinnert mich fast an einen Halbmond. Rechts unten ist wieder etwas tropfenförmiges, dessen Spitze nach links oben in Richtung Loch zeigt. Es könnten aber auch zwei hellere Stellen sein, die dicht übereinander liegen. Das fühle ich nicht ganz genau. Links oben finde ich dann noch etwas, das sich anfühlt, wie ein ausgefüllter Kreis mit etwa anderthalb Zentimetern Durchmesser. Auch scheint das Loch dieses Ringes deutlich verwaschener zu sein als auf dem linken Bild.

Ja, ich glaube, jetzt habe ich beide Bilder beschrieben. Ich könnte jetzt noch mein Farberkennungsgerät zu Rate ziehen, um zu versuchen, die Farbverläufe mir zu erschließen. Es ist aber manchmal nicht so einfach, die Farben auf geprägten Oberflächen zu erkennen. Die kommen im Gerät dann doch manchmal anders heraus als jemand sehendes sie sieht. Dass aber Farbe da ist, fühle ich genau, denn ich kann den Toner des Laser-Printers auf dem ganzen Blatt fühlen. Dann fühlt sich das Papier immer an, als wäre es leicht lackiert.

So, meine lieben. Bevor ich jetzt gleich zur Auflösung dieses löchrigen Rätsels komme, seit ihr gefragt. Wer mag, darf gerne mal die Lösung überspringen und mir entweder in den Kommentaren oder, wer Angst hat, sich mit einer Antwort öffentlich zu outen, über das Kontaktformular schreiben, was ich hier ertastet und beschrieben habe.

Danach kehrt zurück und lest die Auflösung.

Bevor ich aber nun zur Auflösung des Rätsels komme, muss ich erst noch meine kleine Flunkerei offenbaren. Natürlich weiß ich, worum es sich bei diesen beiden Objekten handelt. Schließlich habe ich ja meinen Kollegen darum gebeten, mir diese taktile Grafik anzufertigen. Zum Glück arbeite ich am ACCES@KIT, früher Studienzentrum für Sehgeschädigte (SZS). Nur dort habe ich einen so wunderbaren Zugang zu derlei Dingen. Dafür empfinde ich ein großes Stück Dankbarkeit.

Aber jetzt genug geschwätzt.

Der Grund meines Wunsches, dieses Bild zu bekommen ist etwas, das Mitte April durch die Medien geisterte. Da war die Rede davon dass der Teleskopverbund Event Horison nun auch ein „Foto“ des schwarzen Loches Sagittarius A* in der Mitte unserer Galaxis „geschossen“ hat. Und das war nicht das erste. Schon 2019 machte dieses riesige Teleskop von sich reden, indem die dortigen Wissenschaftler das erste Foto der Umgebung eines schwarzen Loches überhaupt anfertigten. Es war das super massereiche schwarze Loch in mitten der elliptischen Galaxi M87, die viele Millionen Lichtjahre von uns entfernt ist.

Diese beiden Fotos wollte ich einfach mal unter die Finger bekommen. Das Linke Bild zeigt also das erste Foto von M87 und das zweite das neue Foto von Sagittarius A*. Diese Bilder werfen so einige Fragen auf, denen wir uns in den nächsten Artikeln widmen werden.

Wieso fotografiert man zuerst ein Bild eines schwarzen Loches aus einer Galaxie, die so weit weg von uns ist, wo doch unseres viel näher wäre?

Mit welcher Art Kamera hat man die Bilder gemacht?

Was ist das Event Horison Telescope überhaupt?

Was sieht man genau auf dem Bild? Das schwarze Loch doch eher nicht, denn es ist ja unsichtbar.

Mit diesen und noch mehr quälenden Fragen lasse ich euch für diesmal bis zum nächsten Artikel zurück.

Ich kam, sah und siegte. – ein inklusives Astro-Event

meine lieben,
nach über zwei Jahren Pandemie bin ich seit dem 07.05.2022 wieder auf der Astro-Bühne zurück. Endlich mal wieder ein Event mit Anwesenheit, nicht online und vor allem draußen im freien.
Ich durfte den Inklusionstag auf der Landesschau in Neuenburg am 07.05. mitgestalten.
Von diesem Erfolg möchte ich euch hier kurz berichten und dieses tolle inklusive Erlebnis mit euch teilen.
Geplant war so ein Event schon vor der Pandemie, aber diese vereitelte es bis jetzt. Ich wurde angefragt, ob ich mir vorstellen könne, einen Astronomie-Tag zu gestalten. Nach zwei Jahren im Hamsterrad war ich dazu natürlich sofort bereit. Und so plante ich mit den Veranstaltern einen Messestand für Buchverkauf und für die Ausstellung meiner vielen Modellene. Mit meiner sehenden Kollegin brainstormte ich inhaltlich ein Poster und sie setzte es dann für mich am Rechner um. Mit den Technikern klärte ich die Bedingungen auf der Bühne ab, z. B. Soundsystem etc. Ich buchte in einem günstigen Hotell Zimmer für meine Assistenz und mich, und so konnten wir das Event zu einem sehr entspannten Wochenende ausbauen.
Und so nahm der Inklusionstag seinen Lauf.
Der Aufbau des Standes war sehr entspannt. Zunächst war noch nicht viel los. Es war zu befürchten, dass wir, wie leider bei derlei Veranstaltungen oft, bei all den anderen Angeboten der Gartenschau, übersehen würden.

Grundsätzlich wurden die Stände der Einrichtungen für Menschen mit Behinderungen nicht gut besucht. Das galt beispielsweise für den Stand des Blindenvereins Südbaden, der direkt neben meinem war.

Bei mir haben die Leute zumindest am Anfang den Stand auch nicht überrannt, aber spätestens nach dem Kinderworkshop, den ich um 12 Uhr hielt, änderte sich alles. Der Workshop fand in einem kleinen Amphitheater statt, aber die Kinder saßen weniger auf den steinernen Stufen, sondern zogen die Sitzsäcke und die Wiese direkt vor meiner Bühne vor. So muss es im Amphitheater zugegangen sein, wo die kleine Momo aus gleichnamigen Roman von Michael Ende, lebte. Hat mich alles sehr stark daran erinnert. Ich bin zwar nicht Momo, aber an Gigi Fremdenführer kam ich mit meiner Show sicher locker ran.
Die Technik war rasch installiert. Ich arbeitete mit einem externen Player, über welchen ich Weltraumgeräusche abspielte und einem drahtlosen Headset, wie man es in Fernsehsendungen trägt. Durch einen vorhandenen Monitor-Lautsprecher konnte ich mich sehr gut hören. Die Techniker lobten, dass ich mich in derlei Dingen so gut auskenne und wünschten sich, dass alle ihre Technik so gut im Griff hätten, wie ich die meine.
Nun war alles startklar.

Wir fingen mit der Landung von Matthias Maurer an, redeten über unser Sonnensystem und die Raumstation. Ich bin immer wieder verblüfft darüber, wie viel Weltraumwissen die Kinder aus den Medien aufschnappen und in ihre Kinderwelt einbauen. Das war ein sehr quirliger Workshop. Da wurden Fragen geschrien, Antworten auf meine Rätsel und Fragen rein gerufen, und, und, und. Einfach eine wahre Freude.

Diese Kinder kamen natürlich alle mit ihren Eltern danach an meinen Stand, schauten alles an, nahmen alles in die Hand, stellten Fragen, und die Erwachsenen kauften sogar einige Bücher.

Mein Poster, natürlich mit neuem Namen und Logo, wurde sehr bewundert. Ich wurde sogar mehrfach gefragt, ob man es mitnehmen darf.
Vielleicht drucken wir das nächste mal einfach noch einige auf A4 zum verschenken.
Blinde meinen oft, dass bei derlei Präsentationen so etwas nicht so wichtig sei. Ich finde aber schon, dass Poster und andere visuelle Dinge sehr wichtig sind. Wir Blinden leben als Minderheit in der Welt der Sehenden. Und in der muss man den Augen etwas anbieten, wenn man wahrgenommen werden möchte.

Mein Stand ging nun von Mund zu Mund. Somit war dann mein Vortrag für Erwachsene um 15:00 Uhr richtig gut besucht.
Alle waren darüber verblüfft, wie inklusiv die Astronomie tatsächlich ist.
Ich schrieb viel darüber in meinen Jahresrückblicken. Es gibt, wen nur die Artikel zu Inklusion interessieren, die Möglichkeit bei den Kategorien diese auszuwählen.

Ich habe auch Menschen dadurch angelockt, dass ich zehn Minuten vor Beginn etwas Sphärenmusik abspielte, in welche ich immer wieder ankündigende Sätze sprach. Klang bissel so, wie ein Schausteller auf dem Rummelplatz, hat aber gewirkt.

Die Resonanz danach war großartig, das Interesse riesig und der Stand war dann bis zum Schluss sehr gut besucht.
Manche äußerten, dass sie mir gerne im bequemen Sitzsack noch weitere Stunden zuhören wollten.
Der aufkommende Abendwind meinte zwar immer wieder, meine Posterwand umwehen zu müssen, aber sie fiel stets dort hin, wo niemand war. Keine Gefahr also.

Mir taten die anderen Aussteller zwar etwas Leid, aber ich habe meine positive Resonanz wirklich verdient. Schon im Vorfeld plante und organisierte ich alles weitgehend für mich selbst.
Ich überlasse nichts mehr dem Zufall. Man kann nicht davon ausgehen, dass Veranstalter die Bedarfe blinder Referenten kennen. Für die Planung und Durchführung meiner Veranstaltungen besitze ich mittlerweile richtige Checklisten, die ich abarbeite. Ohne derlei kein Raketenstart.

Ich bin halt wirklich in derlei schon ein Vollprofi. Meine Assistenz hatte manchmal Mühe, mir und meiner Geschwindigkeit geistig zu folgen, aber er hat seine Sache ganz hervorragend gemacht.

Hach, wie hat das alles nach über zwei Jahren mal wieder gut getan. Ich bin wirklich auch stolz auf das Poster.
Ohne zu übertreiben kann ich zusammenfassend sagen: „Ich kam, sah und siegte.“
Der Blindnerd ist auf der Bühne zurück.

Fünf Heilige, eine alte Bauernregel und eine Kalenderreform

Meine lieben,
Jeder kennt sie. Jeder hat schon davon gehört und viele naturverbundene Menschen glauben auch daran.

Die Rede ist, erraten, von den Eisheiligen im Wonnemonat Mai.

Die Namen dieser heiligen Männer sind:

  1. 11. Mai: Mamertus
  2. 12. Mai: Pankratius
  3. 13. Mai: Servatius
  4. 14. Mai: Bonifatius
  5. 15. Mai: die „kalte Sophie“

Die Benennung der Eisheiligen folgt den Namenstagen von Heiligen und Märtyrern aus dem 4. und 5. Jahrhundert. Dabei gibt es regionale Unterschiede in der Anzahl der Eisheiligen, mal sind es drei oder vier, manchmal auch fünf Tage, die abzuwarten sind, bevor man beispielsweise Pflanzen vor Frost sicher ins Freie stellen kann.

Die Tage der Eisheiligen sind in Mitteleuropa so genannte „Witterungs-Regelfälle“, auch „meteorologische Singularitäten“ genannt,
Das Wort „Singularität“ halte ich in Sachen Wetter für ein sehr starkes Wort. Wir kennen das Wort hier auf dem Blog eher im Zusammenhang mit schwarzen löchern. Aber sei es darum. Auch beim Wetter gibt es viele Dinge, die sich entweder nur statistisch oder gar nicht vorher sagen lassen. Irgendwie muss daher diese Singularität etwas oder ein Zustand sein, an welchem vielleicht das Verhalten des Wetters den Meteorologen durch die Finger schlüpft und mathematisch und physikalisch möglicherweise nicht erklärt werden kann. Wer das mit dieser Singularität besser weiß, immer her damit in die Kommentare.
Die Hundstage im Juli und August scheinen ein weiteres Beispiel für so etwas zu sein.
Diesem Witterungs-Regelfall der Eisheiligen zufolge wird laut Volksglauben das milde Frühlingswetter erst mit Ablauf der „kalten Sophie“ stabil.

Eine alte Bauernregel besagt:

Vor Nachtfrost du nicht sicher bist, bis Sophie vorüber ist!

Mit den Daten und Tagen der Eisheiligen und auch der Hundstage gibt es allerdings ein Problem.

Das Problem heißt Kalenderreform.

Sehr viele alte Bauernregeln beziehen sich überhaupt nicht auf unseren aktuell benutzten Kalender, dem Gregorianischen.

Vielmehr orientierten sie sich am damals benutzten Julianischen Kalender.

Ich schrieb darüber u. A. in den Artikeln zur Berechnung von Ostern und Fastenzeiten.

Dies nur am Rande. Die Umstellung vom Julianischen auf den Gregorianischen Kalender führte im Zusammenhang mit Isaac Newton dazu, dass es für ihn zwei Geburtsdaten und auch zwei Todestage gibt.
Diesem Herrn werden wir uns aber mal bei anderer Gelegenheit nähern.

Nun zurück zur Kalenderreform.

Im Jahr 1582 folgte auf Donnerstag, den 4. Oktober, der Freitag, 15. Oktober. Die 10 Tage dazwischen hat es also nie gegeben!

Demnach sollten die Eisheiligen genau genommen und auf den neuen Kalender übertragen, zehn Tage später stattfinden, als sie es tun. Das kann schon meteorologisch etwas bewirken, denn der Jahreslauf der Erde um die Sonne herum lässt sich von unseren Problemen mit unseren Kalendern nicht beeindrucken.

Somit dürften sie erst auf die Tage des 23. Mai bis 27. Mai fallen, und die Hundstage auf Anfang Herbst.
Der Glaube an die wetterprognostische Kraft der Eisheiligen lässt sich aus heutiger meteorologischer Sicht auch mit der Einberechnung der Verschiebung aber nicht signifikant bestätigen.

Fazit: Das mit den Eisheiligen ist leider eher nur Nostalgie und Freude am Volksglauben.

Der Kosmische Reigen

Meine lieben,
in einem Astro-Newsletter wurde am Sonntag jemand gesucht, der die Frage beantwortet, wieso sich irgendwie alles im Universum umeinander dreht. Vorgabe der Redaktion war, dass die Antwort ganz ohne Mathematik und einfach gestaltet sein soll, so dass sie auch von Menschen verstanden wird, die nicht in der Materie so drin stecken. Anscheinend gibt es die in diesem Newsletter. Ich habe mich mal an die Beantwortung dieser Frage gewagt.
Die Beantwortung der Frage war durchaus unter dieser Bedingung, dass sie für „alle“ verständlich sein soll, nicht einfach. Hätte es mir leichter vorgestellt.

Die Frage war folgende:

Bei der Lektüre des Newsletters wird immer wieder klar, wie schnell sich die Erde um sich selbst dreht, diese wiederum um die Sonne und die Sonne mit uns und den anderen Planeten in und mit der Milchstrasse. Da wird einem schwindlig. Es stellt sich die Frage – warum dreht sich das alles? Warum dieses kosmische Karusell?“

Dann will ich mal versuchen diese Frage zu beantworten.

Ja, da würde uns tatsächlich schwindelig werden, wenn wir etwas von den ganzen Bewegungen spüren würden.
Schwindel und Seekrankheit entstehen immer dann, wenn wir unseren ruhenden Bezugspunkt verlieren, z. B. auf Wellen, im Flugzeug, in Fahrgeschäften auf dem Rummelplatz und ja, auch im All werden Astronauten zuweilen von der Raumkrankheit geplagt.
Aber lassen wir diese Unpässlichkeiten und wenden uns dem kosmischen Tanz zu, an welchem alle Teile unseres Universums beteiligt sind.

Wir Staunen

Vor dem Wissen kommt immer zuerst das Staunen.
Zum Glück bewegen wir uns mit der Erde in ihrer Drehrichtung mit, so dass sie uns in Ruhe scheint. Von der Erdbewegung um die Sonne spüren wir ebenfalls nichts, weil wir das gemeinsam mit der Erde tun, die wir als ruhend empfinden. Und so verhält es sich mit der Bewegung der Sonne um das Zentrum der galaxis, in dessen Mitte sich das geheimnisvolle schwarze Loch Sagittarius A Stern mit mehreren Millionen Sonnenmassen befindet,
Diese bewegt sich mit Milliarden anderer Galaxien auf ein Zentrum zu, bzw. um eines herum, dass man den großen Attraktor nennt.
Ob das Universum als ganzes eine Drehbewegung vollführt, wissen wir nicht, weil wir kein zweites besitzen, an welchem wir das relativ zu uns messen könnten.

Kein Ort der Ruhe

Ich behaupte, dass es Ruhe in unserem Sinne im Universum nicht gibt. Alles bewegt sich irgendwie relativ zueinander. Alleine schon durch die Wucht des Urknalls, die Ausdehnung des Universums, wenn dessen Bestandteile zusammenstoßen, oder auseinander streben, wenn sich Körper anziehen oder durch andere Körper beeinflusst aus ihren Bahnen geworfen werden, entstehen zufällige Bewegungen in alle Richtungen. Da ist es sehr wahrscheinlich, dass Objekte in eine Drehbewegung versetzt werden.
Auf atomarer Ebene ist das ebenso. Alles ist in Schwingung und Bewegung. Das ist der kosmische Tanz.

Was ist eine Drehbewegung überhaupt

Um unsere Frage zu beantworten, müssen wir uns auch darüber klar werden, was eine Drehbewegung überhaupt ist.

Die Einfachste

Die einfachste Bewegung, die wir uns vorstellen können, ist die geradlinige gleichförmige Bewegung, z. B. ein Auto, das mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf einer geraden Straße entlang fährt. Dass es überhaupt keine gerade Straße gibt, weil die Erde selbst gekrümmt ist, soll uns bei unseren kleinskaligen Strecken nicht bekümmern.

Der freie Fall

Eine weitere Bewegung, die wir aus dem Alltag kennen, ist der Fall. Alles fällt zu Boden, weil unsere Erde es anzieht. Ein Objekt fällt um so schneller, desto mehr Zeit es zum Fallen hat, Will sagen, aus welcher Höhe man es losgelassen hat. Das nur am Rande. Im Vakuum fallen alle Objekte gleich schnell.

Alltagsphysik

Aus diesen beiden Bewegungsarten (gleichförmige Bewegung und der freie Fall) ergibt sich dann unter Umständen eine weitere Alltagserfahrung.
Wenn wir einen Gartenschlauch schräg nach oben halten, aus welchem ein Wasserstrahl spritzt, so sehen und erleben wir, dass das Wasser zunächst nach oben steigt, um dann in einem weiten Bogen wieder zur Erde zu fallen. Das kommt doch einer Drehbewegung immerhin schon sehr nahe. In Wirklichkeit beschreibt der Strahl einen Teil einer Parabel, weil die Erde in der Zeit, die das Wasser zum Fallen benötigt, das Wasser durch ihre Anziehungskraft beschleunigt. Es fällt immer schneller.
Das soll uns aber hier auch nicht stören, denn wir wollen es ja für alle, also ohne Mathematik erklären. Wichtig ist für uns bei diesem Schlauch-Experiment, dass wir erkennen, dass sich Kräfte und Bewegungen überlagern können, ohne sich nicht weiter zu stören. Die Kraft des Wasserdrucks, die den Wassertropfen eine Geschwindigkeit in eine Richtung verleihen, überlagert sich sobald das Wasser den Schlauch verlassen hat, mit der Erdanziehung. Zusätzlich erfährt das Wasser also, wie es sich gleichzeitig in die Richtung, z. B. schräg nach oben, und durch die Erdanziehung beschleunigt auf die Erde zu bewegt. Der Druck nach schräg oben und der Zug in Richtung Boden zwingen das Wasser zu dem „Kompromiss“ beider Kräfte, in erwähnte bogenförmige Bahn. Es ist klar, dass die Erde in jeden Fall diesen Kampf gewinnen wird.

Vom Garten ins All

Möchte man z. B. zum Mond fliegen, so müssen wir der Erdanziehung quasi entkommen. Ansonsten würde es den Astronauten so ergehen, wie dem Wasser in obigen Beispiel. Sie würden mit Sack und Pack in einer parabolischen Bahn wieder zurück zur Erde fallen.

Was passiert aber nun, wenn die Kraft des Triebwerkes dem Raumschiff eine Geschwindigkeit und Richtung verleiht, die bei einer gewissen Entfernung von der Erde genau der Erdanziehungskraft entspricht? Genau. dort fällt das Objekt dann nicht mehr zur Erde zurück, sondern fällt für alle Zeiten quasi um die Erde herum. Die Richtungen der Bewegungskraft des Objektes und die der Erdanziehung stehen nun rechtwinklig zueinander und zwingen das Objekt auf eine Kreisbahn um die Erde. Bei der Masse unserer Erde liegt diese Bahn allerdings noch innerhalb unserer Atmosphäre, von welcher dieses Objekt abgebremst wird, weshalb es dann schließlich doch wieder zur Erde zurück fallen würde.
Es gibt da noch eine zweite Fluchtgeschwindigkeit, die unser Raumschiff auf eine sog. elliptische Keplerbahn bringt, und eine dritte, die es uns schließlich erlaubt, das Schwerefeld der Erde zu verlassen, um die Reise zu Mond oder Mars antreten zu können.

Die Raumstation kann sich nur da oben halten, weil sie mit einer Geschwindigkeit rechtwinklig zur Erdanziehung fliegt. Wäre sie langsamer, würde sie abstürzen. Wäre sie schneller, dann könnte sie ihre Bahn nur dadurch verteidigen, indem sie schneller fliegt. Das müsste sie auch, wäre sie in einer niedrigeren Umlaufbahn.

Eine langsamere Gangart könnte sie nur auf einer höheren Umlaufbahn einschlagen. So bewegen sich auch die inneren Planeten stets schneller um die Sonne als die äußeren. Merkur in 88, die Erde in 365 tagen und Saturn in 30 Jahren.

In Wahrheit bewegen sich Planeten auf elliptischen Bahnen um ihre Sonnen. Wie stark die Bahnen elliptisch sind, hängt davon ab, wie die Startbedingungen des Systems waren, bzw. ob ein vorbeiziehendes massereiches Objekt die Umlaufbahn verzerrt hat. Der Kreis ist quasi ein Sonderfall einer Ellipse. Bei ihm liegen eben beide Brennpunkte auf einem Punkt, dem Mittelpunkt. Das aber nur der Vollständigkeit wegen.

Eine Drehbewegung ist also stets eine Bewegung, die aus zwei Komponenten besteht. Die eine ist die Richtung, in welche der Körper fliegen würde, wenn da nicht die zweite Kraft, in unserem Fall durch Massenanziehung verursacht, wäre.

Wir haben ja schon gesagt, dass sich im Universum alleine durch seine turbulente Entstehung, aber auch durch Temperatur, andere Strahlung, aber vor allem durch die Gravitation (Massenanziehung), alles durcheinander bewegt. Die Gravitation und die „dunkle Materie“ sorgen dafür, dass sich zwar Sterne um das Zentrum ihrer Galaxien drehen dürfen, aber nicht in irgend eine Richtung einfach auf und davon fliegen.

Und hier schließt sich der Kreis zu unserem Kapitel über das Staunen. Alles im Universum besitzt einen Drehimpuls und beteiligt sich somit am kosmischen Tanz.

Erstaunlich ist, dass es nach statistischen Beobachtungen so scheint, dass die bevorzugte Drehrichtung von Planeten, Sonnen und Galaxien links herum führt. Das lässt uns mit der Frage zurück, ob vielleicht schon der Urknall einen Drehimpuls, wovon auch immer, abbekommen hat.

Die beiden Männer, welche die Bewegungen von Planeten um die Sonne mathematisch beschrieben, waren Johannes Kepler und Isaac Newton. Die sparen wir uns aber für einen weiteren Artikel auf.