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12.01.2010, Prof. Dr. Dietrich H. Nies, Molekulare Mikrobiologie
Bis auf einen Absatz ist das ein toller Artikel zu einem hoch interessanten Thema. Ich möchte ergänzen, dass die Redox-Differenz zwischen der wasserstoffarmen (= oxidierten) Atmosphäre/Oberfläche der Erde und dem reduzierten Inneren gerade die Triebfeder für die Lebensenstehung gewesen sein könnte und vermutlich auch die Energie für den Stoffwechsel der ersten Organismen auf unserem Planeten geliefert hat. Ich nenne diese Redox-Differenz gern die "Lebensbatterie".
Ein Absatz ist allerdings aus physiologischer Sicht purer Unsinn: Bei der oxygenen Photosynthese entsteht zwar molekularer Sauerstoff, jedoch kein molekularer Wasserstoff, sondern Redox-Äquivalente wie NADPH. Auf der anderen Seite erfordert Methanogenese ein stark negatives zelluläres Redox-Potential, was zu höchster Sauerstoff-Empfindlichkeit methanogener Urbakterien (= Archaea) führt. Bei der oxygenen Photosynthese entsteht daher definitiv kein Wasserstoff, den methanogene Archaea zur Methanbildung nutzen können, geht ökologisch und physiologisch nicht!
Dieses Filmchen kann allenfalls die Wertlosigkeit von Zeugenaussagen belegen. Von den 22 Veränderungen waren bestenfalls vier für die Titelfrage von Belang, und davon habe ich drei gesehen. Bei Unfällen achtet kaum jemand auf den Hergang, weil er erst nach dem Unfall seine Aufmerksamkeit in die Richtung lenkt. Radfahrer aber gehören zum Verkehrsgeschehen, ebenso wie Fußgänger und Autofahrer, stehen also, wie der Straßenverlauf, im Zentrum der Aufmerksamkeit. Ob die Häuser links und rechts der Straße rot oder weiß sind, ist dagegen belanglos und wird nicht wahrgenommen.
Übrigens: Ich habe natürlich auch den Clown gesehen, weil ich meine Lektüre für das Bild unterbrochen habe.
Die Normalverteilung kann in der Praxis nur beobachtet werden, wenn zufällige und begrenzte Schwankungen um eine Gleichgewichtslage vorhanden sind. Wachstumprozesse werden oft mit einer logarithmischen Normalverteilung beschrieben. In der Natur beoachtete Prozessgeschehen weisen nur in bestimmten Zeitabschnitten eine Normalverteilung auf. In der Produktionspraxis, wo die Vorausetzungen für Normalverteilungen gut erfüllt sind, hat sich eine grafische Analyse von Daten in einem auf der Normalverteilung beruhendem Wahrscheinlichkeitsnetz ("Wahrscheinlichkeitspapier") sehr bewährt. Hier lassen sich auch kleine Datenmengen gut auswerten. Der Vorteil der grafischen Auswertung besteht darin, dass das Netz ein empfindliches Filter für Abweichungen von der Normalverteilung darstellt. Die Darstellung von Häufigkeitsdaten im Wahrscheinlichkeitsnetz empfiehlt sich auch, um normale Komponenten in der Zeitreihe zu erkennen und um zu entmischen. Das "United States Department of Commerce National Bureau of Standards Handbook 91 Experimental Statistics" gibt ein Wahrscheinlichkeitsnetz für Extremwerte an. Hier lassen sich ebenfalls die angedeuteten Untersuchungen ausführen. Wohlbemerkt für geringen Datenumfang! In der Qualitätssicherung bei Luftfahrtprojekten war das Vorgehen sehr beliebt. Die aufgeführte Vorgehensweise der Spektralanalyse gilt doch nur für stationäre Prozesse? Mit Mathcad läßt sich eine Auswertung mit Wahrscheinlichkeitsnetzen gut programmieren.
mit großer Freude lese ich in Spektrum der Wissenschaft Ihre Beiträge SCHLICHTING! Jedesmal habe ich etwas gelernt, hierfür meinen besten Dank.
Jetzt habe ich eine Frage. Aus den beigefügten Fotos können Sie erkennen, dass Schnee auf einer gepflasterten Fläche auf den Fugen langsamer abtaut als auf den dazwischen liegenden Flächen. (Die Fotos zeigen meine mit Sechsecken gepflasterte Gartenterrasse.)
Beide Fotos: Volker Häselbarth
Ja, warum denn das?
Vielleicht ist die Frage so simpel, dass sie einer Antwort nicht würdig ist. Aber ich würde mich schon sehr freuen, von Ihnen zu hören.
Ihr Volker Häselbarth
Stellungnahme der Redaktion
Mir ist dieses Phänomen ebenfalls schon begegnet.
Foto: H. Joachim Schlichting
Es scheint so, als ob der Schnee auf diesem Pflasterweg sich den Fugen zwischen den Pflastersteinen entsprechend orientiert hat. Die angrenzende Wiese war jedenfalls gleichmäßig mit Schnee bedeckt.
Um das Phänomen zu verstehen, muss vielleicht hinzugefügt werden, dass die Temperatur vor dem Schneefall noch deutlich über dem Gefrierpunkt lag.
Die Steine speichern thermische Energie, die offenbar ausgereicht hat, den Schnee zum Schmelzen zu bringen. Die etwas vertieft liegenden Fugen werden locker mit Schnee bedeckt. Zwischen Schnee und dem Untergrund ist Luft eingefangen, die eine Wärmeleitung vom Untergrund zum Schnee unterbindet, so dass der Schnee nicht genügend Energie erhält, um zu tauen. Auf den Wiesen liegt der Schnee ebenfalls locker auf dem Gras und ist durch Luftportionen von der thermische Energie speichernden Erde isoliert. Der Schnee bleibt liegen. Manchmal reicht es nicht, dass der Schnee auf den Steinen völlig auftaut. Dann zeichnen sich die Fugen durch ein Muster ab, das wie ein Negativ der Fugen aussieht.
Ein weiteres Phänomen, das in diesem Bild vielleicht auffällt, ist der Blauschimmer des Schnees. Hier macht sich die diffuse Reflexion des blauen Himmelslichtes bemerkbar. Diesen Effekt kann man manchmal auch dann beobachten, wenn ein Schatten auf eine weiße Häuserwand fällt. Dieser Schattenbereich wird nicht mehr vom weißen Sonnenlicht, sondern vom blauen Himmelslicht beleuchtet. Wichtig ist, dass die Fläche weiß ist, weil sich sonst die Eigenfarbe des Gegenstandes einmischt und zu einer entsprechenden Abweichung vom klaren Blau führt.
Wir Menschen haben unsern Ursprung in den Weiten des Alls, denn unsere Bausteine (Atomkerne) wurden einst vornehmlich in Sternen synthetisiert. Kosmische Bedingungen determinierten dann auch die Evolution des Lebenden überhaupt und sind noch heute primäre Grundlage unseres Lebens. Man denke an den günstigen Abstand Sonne-Erde, die Jahreszeiten, Klimazonen, Tag und Nacht. Dass wir uns in dieser Weise als Teil des Kosmos verstehen, verdanken wir dem seit Jahrtausenden währenden Ringen, unseren Platz im Kosmos zu finden und astronomische Erkenntnisse für die Organisation unseres Lebens zu nutzen. Dabei lernten wir, wissenschaftlich zu arbeiten. Die Astronomie ist seit jeher kulturprägend und beeinflusst die gesellschaftliche Entwicklung erheblich. Das Maß, in welchem wir den Weltraum in unsere Arbeits- und Lebenswelt einbeziehen, steigt durch die Raumfahrt erheblich an. Heute verrichten Raumfahrzeuge im Weltraum ihre Arbeit. Der Alltag und so mancher Forschungs- und Industriezweig sind ohne die satellitengestützte Infrastruktur nicht mehr denkbar. Dazu gehören auch die Umweltüberwachung und die Klimaforschung, die für das Überleben der Menschheit unmittelbar relevant sein dürften.
Wer in einem Bundesland astronomische Bildung nur Arbeitsgemeinschaften und anderen freiwilligen Unterrichtsformen zuordnet, nimmt in Kauf, dass 95% (Quelle: Google - "Erläuterung zum Professorenbrief") der Jungen Generation von all diesen Dingen nichts Zusammenhängendes erfährt. Das ist unverantwortlich gegenüber unserer Jugend und kann auch nicht mit der Aufzählung weiterer Mängel unseres Bildungswesens entschuldigt werden.
Übrigens hat auch der Physikunterricht bisher in keinem Bundesland den Beweis erbringen können, dass er für eine systematische astronomische Grundbildung der breiten Schülerschaft sorgen kann. Warum es nicht gelang, obwohl man es seit der Apollo-Zeit, also seit einem halben Jahrhundert, vielerorts versucht, kann man im "Offenen Brief an Bund und Länder" nachlesen: "Die Natur- und Kulturwissenschaft Astronomie lebt aber vom Zusammenspiel so vieler Disziplinen, dass sie sich nirgendwo (d.h. in kein anderes Schulfach, L.C.) einordnen lässt." Ähnlich urteilte 2001 auch ein Gutachten des Sächsischen Bildungsinstituts, 2006 eine öffentliche Sachverständigen-Anhörung im Sächsischen Landtag usw.
Zudem vermittelt ein eigenständiger Astronomieunterricht mit entsprechend qualifizierten Fachlehrern nicht nur Kenntnisse und Kompetenzen, sondern auch vielfältige Werte. Welches andere Fach ist beispielsweise in der Lage, dem Missbrauch wissenschaftlicher Erkenntnisse in Horoskopen und Mondkalendern kompetent entgegenzuwirken? Der offene Brief erläutert auch die wichtige Festigungs-, Systematisierungs- und Vertiefungsfunktion, die ein regulärer Astronomieunterricht am Ende der Mittelstufe zu erfüllen und damit viele andere Fächer latent zu unterstützen vermag. Diese Potenzen sollten jedem Schüler zugute kommen. Ein Pflichtfach Astronomie fördert die Effektivität des gesamten Bildungs- und Erziehungsprozesses und ist notwendige Komponente einer zeitgemäßen Bildung. Die Beweise dafür sind erbracht, siehe www.ProAstro-Sachsen.de!
Herr Lingenhöhl schreibt, die Weltgemeinschaft habe sich nicht auf eine neues Klimaabkommen einigen können. Das ist richtig, aber verkürzt. Es waren die größten CO2-Produzenten China, USA und Indien, die jegliche verbindliche Abmachung ablehnten und eine Einigung hintertrieben. Insbesondere China spielt meisterhaft auf zwei Hochzeiten: es bezeichnet sich als Entwicklungsland, aber andererseits nutzt es seine Stellung als Weltmacht, um internationale Abmachungen über die Kontrolle der CO2-Emissionen als Einmischung in innere Verhältnisse zu verhindern. Es will sein wirtschaftliches Wachstum ungestört fortsetzen, im Glauben, der Klimawandel betreffe nur andere Länder.
Der deutsche Beitrag zu den weltweiten Emissionen ist mit drei Prozent so unbedeutend, dass wir und auch die gesamte EU den Klimawandel nicht aufhalten können, leider.
Das Verfahren kann nur funktionieren, wenn die Frequenz des Tinnitus relativ konstant und erfassbar ist, was vom Erkrankten mit abhängt. Ein Rauschen beispielsweise dürfte für die Musikbehandlung ungeeignet sein. Auch nicht alle Erkrankten hören so gerne und lange Musik. Und trotzdem ist es ein Erfolg, weil mit dieser Methode etlichen Menschen geholfen werden kann. Eine Schlussfolgerung wäre auch, dass in Hörgeräte entsprechende Bandfallen vorgesehen werden könnten.
Das Afar-Dreieck war bereits Meer, dann erhob sich zwischen der Danakil-Senke und dem jetzigen Roten Meer ein Höhenzug, der den westlichen Teil vom offenen Ozean abschnitt. Das Salz des verschwundenen Meeres wird von den Danakil abgebaut.
Ich möchte mich ganz ganz herzlich bei Daniel Lingenhoehl bedanken. Die Themenschwerpunkte seiner Beiträge finde auch ich überlebenswichtig für die Menschheit, somit die Beiträge - immer ein Appell für einen bewussten Umgang mit unserer eigenen Lebensgrundlage - mitten ins Schwarze.
Vielleicht wäre in 2010 ein wichtiger zusätzlicher Schwerpunkt, was man selbst - als "kleiner Mann" - positiv tun kann. Wir in Dachau z.B. wollen uns der Transition Town Initiative anschließen (siehe z.B. www.transitiontowns.org)
Nochmals herzlichen Dank und alles Gute für das neue Jahr!
Tim Reeves, Dachau (Spektrum-Abonnent seit vielen Jahren)
Stellungnahme der Redaktion
Herzlichen Dank nach Dachau!
Mehr und zusammenfassendes über die Transition-Towns-Bewegung finden Interessierte unter anderem natürlich auch in der deutschsprachigen und, ausführlicher, in der englischsprachigen Wikipedia.
Ein wunderbarer Artikel, in dem amüsant und kompetent auf sehr viele Stereotechniken eingegangen wird.
Im Kasten S. 44 ist zu präzisieren, dass dieses Bildpaar parallel und nicht überkreuz schielend zu betrachten ist.
Übrigens haben Gerhard Brunthaler und ich im Rahmen des Wettbewerbes "Mathekunst" auch Stereobilder präsentiert: Wählen Sie die Webseite des Wettbewerbs und suchen Sie mit dem Stichwort "stereo".
23.12.2009, Dipl. Biol. Dr. Lutz Nevermann, 63814 Mainaschaff
Phantombilder im Eis haben mich seit Jahren fasziniert und daher habe ich mich über das Fahrradphantom besonders gefreut. Das erste meiner Fotos zeigt vergleichbare Phantombilder eines Astes.
Zu den Gasen möchte ich noch bemerken, dass es sich im Fall der Phantombilder um Sauerstoff aus der Photosynthese von Algen handelt. Da dieser Prozess bekanntlich lichtabhängig ist, findet er im Winter nur innerhalb weniger Stunden um die Mittagszeit statt. Bei konstantem Frostwetter kann man von einem recht gleichmäßigen Dickenwachstum des Eises ausgehen.
So kommt es, dass die Phantombilder den Tag-Nacht-Rhythmus der Photosynthese dokumentieren können: Im zweiten Bild - die Phantombilder von Steinen zeigen Tag-Nacht-Rhythmus der Photosynthese - sind bis zu 6 Zyklen zu erkennen.
Bei großen Gasblasen unterm Eis handelt es sich oft um Methangas (siehe die Methan-Blasen-Kolonnen im dritten Bild), welches durch Fäulnisprozesse (anaerober Abbau von Biomasse durch Methanbildner; Archaeen) im Seeboden entsteht. Die an einer Stelle austretende Gasmenge ist über eine längere Zeit recht gleichmäßig, in regelmäßigen Abständen steigen die Blasen auf.
Eine wachsende Eisdecke schließt die Blasen zu Kolonnen ein, die mehrere Stockwerke haben können und oft nicht vollständig voneinander getrennt sind. Der Abstand der Stockwerke zueinander ist in diesem Fall vom Rhythmus des Gasaustritts und der Zuwachsrate des Eises abhängig.
Wenn man eine solche Kolonne von oben her öffnet, strömt das Gas unter hörbarem Zischen aus, da es von unten durch Wasser verdrängt wird. Das Gas kann entzündet werden, aber Vorsicht, es besteht Verbrennungsgefahr!
auch in Anbetracht der politischen Dimension der aktuellen Klimadiskussion werden Behauptungen durch Wiederholung nicht zutreffender.
Ich beziehe mich den Text "Wider den Klimanonsens": "Laut des Geological Survey der USA produzieren wir durch Abgase oder Brandrodung jährlich etwa 30 Milliarden Tonnen CO2 – mehr als 130-mal so viel wie Vulkane gegenwärtig ausstoßen."
Der italienische Ätna steuert an einem müden Tag rund zwei Kilotonnen CO2 bei, an Tagen mit erhöhter Aktivität können es auch mal vier Megatonnen sein. Dazu kommen erhebliche Mengen an SO2 und weitere Gase - 365 Tage im Jahr. Es werden weit über 1000 Vulkane als aktiv eingeschätzt, die in nicht unerheblichem Ausmaß auch ohne besondere Ausbrüche permanent Gase emittieren. Aktuelle Ausbrüche lassen sich ebenfalls zeitnah verfolgen (http://www.volcano.si.edu/).
Ein Blick auf den VEI-Index (Volcanic Explosive Index) gibt Aufschluss über die Dimensionen einer Eruption: - Pinatubo, VEI 5, 10 Milliarden Kubikmeter Auswurf - Krakatau, VEI 6, 18 Milliarden m³ - Tambora, VEI 7, 160 Milliarden m³ - Toba (Supervulkan), VEI 8, 2800 Millarden m³ Bereits ein "kleinerer" Ausbruch wie der des Pinatubo senkte im Folgejahr die Durchschnittstemperaturen weltweit um 0,5 Grad Celsius. Die obige Einschätzung von 0,2 Milliarden Tonnen CO2 (30/130) Emissionen durch Vulkane entbehrt meines Erachtens jeder Grundlage.
Mit freundlichen Grüssen Thomas Lindner
Stellungnahme der Redaktion
Sehr geehrter Herr Lindner,
vielen Dank für Ihre Zuschrift. John Rennie bezieht sich in seiner Aussage auf Daten des US Geological Survey. Zu ähnlichen Ergebnissen kommt eine Untersuchung von Nils-Axel Morner und Giuseppe Etiope aus dem Jahr 2002 im Journal "Global and Planetary Change" (Band 33, S. 185-203), die von 300 bis 600 Megatonnen CO2 pro Jahr durch Vulkane ausgehen, was immerhin einem bis zwei Prozent der anthropogenen Emissionen entspräche. Die Untersuchung basiert auf CO2-Messungen an einer ganzen Reihe von Vulkanen.
Zu noch geringeren Zahlen kommt eine Studie von Stanley Williams und seinen Kollegen aus dem Jahr 1992 im Journal "Geochimica et Cosmochimica Acta" (Band 56, S. 1765-1770), die ebenfalls auf weltweiten Daten beruht. Sie kommt zum Schluss, dass Vulkane sogar nur 30 bis 60 Millionen Tonnen CO2 emittieren - mithin 0,1 bis 0,2 Prozent der Menge, die durch Menschen freigesetzt wird.
Sie haben natürlich Recht, wenn Sie darauf verweisen, dass heftige Vulkaneruptionen das Klima beeinflussen - vor allem durch ihren Ausstoß an Schwefelverbindungen, die als eine Art Sonnenschirm abkühlend wirken. Im Gegensatz zum recht trägen Kohlendioxid verbleiben sie aber deutlich kürzer in der Atmosphäre und beeinflussen entsprechend auch das Klima weniger lang. Exakte Daten zu allen Vulkanen liegen ebenfalls nicht vor, da nur ein Teil dementsprechend überwacht wird: Aus den vorhandenen Daten wird daher extrapoliert, und so könnten die Werte auch noch etwas höher liegen. Doch selbst bei einer weiteren Verdoppelung der Emissionen lägen sie noch weit unter jenen aus Industrie und Waldrodung.
Die oben erwähnten Autoren bestätigen zudem, dass starker Vulkanismus in der Vergangenheit das Klima stark beeinflusst hat. Gegenwärtig spielen die CO2-Emissionen aus Vulkanismus jedoch nur eine untergeordnete Rolle.
Prof. Eberlein schreibt, dass die Banken den Kreditvermittlern übermäßig vertrauten. Hatten sie die nötige Fachkompetenz? Da hilft nur ein Gesetz: Wer mit dem Geld anderer fahrlässig umgeht, muss mit seinem Privatvermögen haften. Es ist inakzeptabel, wenn unsere Regierungen es zulassen, dass Gewinne privat vereinnahmt werden dürfen und Verluste von der Solidargemeinschaft getragen werden müssen.
Zwei Ökonomie-Nobelpreisträger haben den Hedge-Fonds LTCM (Long Term Capital Management) beraten, wo man meinte, die Investoren bei minimalem Risiko mit 40 Prozent pro Jahr belohnen zu können. Wie Paul Blustein in dem sehr lesenswerten Buch "The Chastening. Inside the Crisis that Rocked the Global Financial System and Humbled the IMF" (2001) beschreibt, hat sich in nur fünf Wochen alles in Rauch aufgelöst, was die Krise von 1998 näher denn je an den Punkt brachte, an dem die gesamte US-Ökonomie erschüttert worden wäre. Das war 10 Jahre vor der jetzigen Krise! Was haben wir daraus inzwischen gelernt?
Es gibt kein validiertes mathematisches Modell, das alle globalen ökonomischen Aktivitäten korrekt zu beschreiben gestattet. Das liegt am Menschen und seinem emotionalen Verhalten, das man in ein mathematisches Modell nicht quantitativ einbauen kann. Die Ökonomie ist in dieser Hinsicht viel schwieriger als die Physik. Sie braucht aber nicht nur gute Mathematik, sondern sollte auch biologische Tatsachen berücksichtigen (vor allem menschliche Zeitkonstanten) und, physikalisch gesprochen, eine Dämpfung wie bei den Stoßdämpfern am Auto ins System einbauen. Für gierige kurzfristige Spekulation bleibt dann kein Raum.
Umso mehr wir über die Frühgeschichte des Menschen erfahren, umso deutlicher wird, dass sich historisch langsame (im Vergleich zu Tieren jedoch unglaublich schnelle!), biokulturelle Evolutionsprozesse vollzogen, die dann - etwa bei Ansteigen der Bevölkerungsdichte - auch neue Ausdrucksformen fanden. Die Vorstellung, dass das Gehirn der Menschen erst in jüngerer Zeit zu entsprechenden Leistungen verschaltet worden wäre, wie dies etwa einige Vertreter einer "symbolischen Revolution" für etwa 40.000 Jahre vuZ vermuteten, ist dagegen auf dem Rückzug.
Danke dafür, dass spektrumdirekt immer wieder solche "kleinen" Spezialmeldungen sichtet und veröffentlicht, die sich im Gesamtbild zu neuen Gesamtansichten fügen!
Ihnen allen freudvolle Feiertage und viel Erfolg auch in 2010!
Heute, im Dezember 2009, ist schon mehr als ein Jahr vergangen seit dem Ende des Wettbewerbes. Zusammen mit Kurt Karlheinz Hugo Ballay schicke ich immer noch Beiträge. Für mich ist es ein kleines morgendliches Ritual geworden. Es ist wie das Drehen eines Kalenderblattes. Immer wieder eine neue Surf-Überraschung.
Toller Artikel bis auf einen biologisch unsinnigen Absatz
12.01.2010, Prof. Dr. Dietrich H. Nies, Molekulare MikrobiologieEin Absatz ist allerdings aus physiologischer Sicht purer Unsinn: Bei der oxygenen Photosynthese entsteht zwar molekularer Sauerstoff, jedoch kein molekularer Wasserstoff, sondern Redox-Äquivalente wie NADPH. Auf der anderen Seite erfordert Methanogenese ein stark negatives zelluläres Redox-Potential, was zu höchster Sauerstoff-Empfindlichkeit methanogener Urbakterien (= Archaea) führt. Bei der oxygenen Photosynthese entsteht daher definitiv kein Wasserstoff, den methanogene Archaea zur Methanbildung nutzen können, geht ökologisch und physiologisch nicht!
Belanglos
11.01.2010, Fritz Kronberg, RondeshagenÜbrigens: Ich habe natürlich auch den Clown gesehen, weil ich meine Lektüre für das Bild unterbrochen habe.
Die Rolle der Normalverteilung
10.01.2010, Günther ItzelsbergerWachstumprozesse werden oft mit einer logarithmischen Normalverteilung beschrieben.
In der Natur beoachtete Prozessgeschehen weisen nur in bestimmten Zeitabschnitten eine Normalverteilung auf.
In der Produktionspraxis, wo die Vorausetzungen für Normalverteilungen gut erfüllt sind, hat sich eine grafische Analyse von Daten in einem auf der Normalverteilung beruhendem Wahrscheinlichkeitsnetz ("Wahrscheinlichkeitspapier") sehr bewährt. Hier lassen sich auch kleine Datenmengen gut auswerten. Der Vorteil der grafischen Auswertung besteht darin, dass das Netz ein empfindliches Filter für Abweichungen von der Normalverteilung darstellt. Die Darstellung von Häufigkeitsdaten im Wahrscheinlichkeitsnetz empfiehlt sich auch, um normale Komponenten in der Zeitreihe zu erkennen und um zu entmischen.
Das "United States Department of Commerce National Bureau of Standards Handbook 91 Experimental Statistics" gibt ein Wahrscheinlichkeitsnetz für Extremwerte an. Hier lassen sich ebenfalls die angedeuteten Untersuchungen ausführen. Wohlbemerkt für geringen Datenumfang!
In der Qualitätssicherung bei Luftfahrtprojekten war das Vorgehen sehr beliebt.
Die aufgeführte Vorgehensweise der Spektralanalyse gilt doch nur für stationäre Prozesse?
Mit Mathcad läßt sich eine Auswertung mit Wahrscheinlichkeitsnetzen gut programmieren.
Wie kommt das Sechseckmuster in den Schnee?
08.01.2010, Volker Häselbarthmit großer Freude lese ich in Spektrum der Wissenschaft Ihre Beiträge SCHLICHTING! Jedesmal habe ich etwas gelernt, hierfür meinen besten Dank.
Jetzt habe ich eine Frage. Aus den beigefügten Fotos können Sie erkennen, dass Schnee auf einer gepflasterten Fläche auf den Fugen langsamer abtaut als auf den dazwischen liegenden Flächen. (Die Fotos zeigen meine mit Sechsecken gepflasterte Gartenterrasse.)
Beide Fotos: Volker Häselbarth
Ja, warum denn das?
Vielleicht ist die Frage so simpel, dass sie einer Antwort nicht würdig ist.
Aber ich würde mich schon sehr freuen, von Ihnen zu hören.
Ihr Volker Häselbarth
Mir ist dieses Phänomen ebenfalls schon begegnet.
Foto: H. Joachim Schlichting
Es scheint so, als ob der Schnee auf diesem Pflasterweg sich den Fugen zwischen den Pflastersteinen entsprechend orientiert hat. Die angrenzende Wiese war jedenfalls gleichmäßig mit Schnee bedeckt.
Um das Phänomen zu verstehen, muss vielleicht hinzugefügt werden, dass die Temperatur vor dem Schneefall noch deutlich über dem Gefrierpunkt lag.
Die Steine speichern thermische Energie, die offenbar ausgereicht hat, den Schnee zum Schmelzen zu bringen. Die etwas vertieft liegenden Fugen werden locker mit Schnee bedeckt. Zwischen Schnee und dem Untergrund ist Luft eingefangen, die eine Wärmeleitung vom Untergrund zum Schnee unterbindet, so dass der Schnee nicht genügend Energie erhält, um zu tauen. Auf den Wiesen liegt der Schnee ebenfalls locker auf dem Gras und ist durch Luftportionen von der thermische Energie speichernden Erde isoliert. Der Schnee bleibt liegen. Manchmal reicht es nicht, dass der Schnee auf den Steinen völlig auftaut. Dann zeichnen sich die Fugen durch ein Muster ab, das wie ein Negativ der Fugen aussieht.
Ein weiteres Phänomen, das in diesem Bild vielleicht auffällt, ist der Blauschimmer des Schnees. Hier macht sich die diffuse Reflexion des blauen Himmelslichtes bemerkbar. Diesen Effekt kann man manchmal auch dann beobachten, wenn ein Schatten auf eine weiße Häuserwand fällt. Dieser Schattenbereich wird nicht mehr vom weißen Sonnenlicht, sondern vom blauen Himmelslicht beleuchtet. Wichtig ist, dass die Fläche weiß ist, weil sich sonst die Eigenfarbe des Gegenstandes einmischt und zu einer entsprechenden Abweichung vom klaren Blau führt.
H. Joachim Schlichting
Jeder hat Anspruch auf eine astronomische Grundbildung
03.01.2010, Lutz Clausnitzer, ObercunnersdorfWer in einem Bundesland astronomische Bildung nur Arbeitsgemeinschaften und anderen freiwilligen Unterrichtsformen zuordnet, nimmt in Kauf, dass 95% (Quelle: Google - "Erläuterung zum Professorenbrief") der Jungen Generation von all diesen Dingen nichts Zusammenhängendes erfährt. Das ist unverantwortlich gegenüber unserer Jugend und kann auch nicht mit der Aufzählung weiterer Mängel unseres Bildungswesens entschuldigt werden.
Übrigens hat auch der Physikunterricht bisher in keinem Bundesland den Beweis erbringen können, dass er für eine systematische astronomische Grundbildung der breiten Schülerschaft sorgen kann. Warum es nicht gelang, obwohl man es seit der Apollo-Zeit, also seit einem halben Jahrhundert, vielerorts versucht, kann man im "Offenen Brief an Bund und Länder" nachlesen: "Die Natur- und Kulturwissenschaft Astronomie lebt aber vom Zusammenspiel so vieler Disziplinen, dass sie sich nirgendwo (d.h. in kein anderes Schulfach, L.C.) einordnen lässt." Ähnlich urteilte 2001 auch ein Gutachten des Sächsischen Bildungsinstituts, 2006 eine öffentliche Sachverständigen-Anhörung im Sächsischen Landtag usw.
Zudem vermittelt ein eigenständiger Astronomieunterricht mit entsprechend qualifizierten Fachlehrern nicht nur Kenntnisse und Kompetenzen, sondern auch vielfältige Werte. Welches andere Fach ist beispielsweise in der Lage, dem Missbrauch wissenschaftlicher Erkenntnisse in Horoskopen und Mondkalendern kompetent entgegenzuwirken? Der offene Brief erläutert auch die wichtige Festigungs-, Systematisierungs- und Vertiefungsfunktion, die ein regulärer Astronomieunterricht am Ende der Mittelstufe zu erfüllen und damit viele andere Fächer latent zu unterstützen vermag. Diese Potenzen sollten jedem Schüler zugute kommen. Ein Pflichtfach Astronomie fördert die Effektivität des gesamten Bildungs- und Erziehungsprozesses und ist notwendige Komponente einer zeitgemäßen Bildung. Die Beweise dafür sind erbracht, siehe www.ProAstro-Sachsen.de!
(Der Autor dieses Leserbriefs war Gesprächspartner im Spektrum-Interview Astronomie bundesweit als Schulfach?, Anm. d. Red.)
Ross und Reiter nennen
31.12.2009, Prof. K. Kleinknecht, GarchingDer deutsche Beitrag zu den weltweiten Emissionen ist mit drei Prozent so unbedeutend, dass wir und auch die gesamte EU den Klimawandel nicht aufhalten können, leider.
Weitere Hilfsmöglichkeit
30.12.2009, Klaus Deistung, WismarUnd trotzdem ist es ein Erfolg, weil mit dieser Methode etlichen Menschen geholfen werden kann.
Eine Schlussfolgerung wäre auch, dass in Hörgeräte entsprechende Bandfallen vorgesehen werden könnten.
Verschwundenes Meer entsteht neu
30.12.2009, Paul Woods, 54347 Neumagen-DhronDankeschön
30.12.2009, Tim Reeves, 85221 DachauVielleicht wäre in 2010 ein wichtiger zusätzlicher Schwerpunkt, was man selbst - als "kleiner Mann" - positiv tun kann. Wir in Dachau z.B. wollen uns der Transition Town Initiative anschließen (siehe z.B. www.transitiontowns.org)
Nochmals herzlichen Dank und alles Gute für das neue Jahr!
Tim Reeves, Dachau
(Spektrum-Abonnent seit vielen Jahren)
Herzlichen Dank nach Dachau!
Mehr und zusammenfassendes über die Transition-Towns-Bewegung finden Interessierte unter anderem natürlich auch in der deutschsprachigen und, ausführlicher, in der englischsprachigen Wikipedia.
Ein Frohes 2010 allen Lesern wünscht
Die Redaktion von spektrumdirekt
Stereo ist absolut super!
24.12.2009, Baumann Eduard, CH-1724 Le MouretIm Kasten S. 44 ist zu präzisieren, dass dieses Bildpaar parallel und nicht überkreuz schielend zu betrachten ist.
Übrigens haben Gerhard Brunthaler und ich im Rahmen des Wettbewerbes "Mathekunst" auch Stereobilder präsentiert: Wählen Sie die Webseite des Wettbewerbs und suchen Sie mit dem Stichwort "stereo".
Phantombilder dank Sauerstoff oder Methan
23.12.2009, Dipl. Biol. Dr. Lutz Nevermann, 63814 MainaschaffZu den Gasen möchte ich noch bemerken, dass es sich im Fall der Phantombilder um Sauerstoff aus der Photosynthese von Algen handelt. Da dieser Prozess bekanntlich lichtabhängig ist, findet er im Winter nur innerhalb weniger Stunden um die Mittagszeit statt. Bei konstantem Frostwetter kann man von einem recht gleichmäßigen Dickenwachstum des Eises ausgehen.
So kommt es, dass die Phantombilder den Tag-Nacht-Rhythmus der Photosynthese dokumentieren können: Im zweiten Bild - die Phantombilder von Steinen zeigen Tag-Nacht-Rhythmus der Photosynthese - sind bis zu 6 Zyklen zu erkennen.
Bei großen Gasblasen unterm Eis handelt es sich oft um Methangas (siehe die Methan-Blasen-Kolonnen im dritten Bild), welches durch Fäulnisprozesse (anaerober Abbau von Biomasse durch Methanbildner; Archaeen) im Seeboden entsteht. Die an einer Stelle austretende Gasmenge ist
Eine wachsende Eisdecke schließt die Blasen zu Kolonnen ein, die mehrere Stockwerke haben können und oft nicht vollständig voneinander getrennt sind. Der Abstand der Stockwerke zueinander ist in diesem Fall vom Rhythmus des Gasaustritts und der Zuwachsrate des Eises abhängig.
Wenn man eine solche Kolonne von oben her öffnet, strömt das Gas unter hörbarem Zischen aus, da es von unten durch Wasser verdrängt wird. Das Gas kann entzündet werden, aber Vorsicht, es besteht Verbrennungsgefahr!
Fotos: Dr. Lutz Nevermann
Kontribution durch Vulkane
22.12.2009, Thomas Lindner, 69207 Sandhausenauch in Anbetracht der politischen Dimension der aktuellen Klimadiskussion werden Behauptungen durch Wiederholung nicht zutreffender.
Ich beziehe mich den Text "Wider den Klimanonsens":
"Laut des Geological Survey der USA produzieren wir durch Abgase oder Brandrodung jährlich etwa 30 Milliarden Tonnen CO2 – mehr als 130-mal so viel wie Vulkane gegenwärtig ausstoßen."
Bereits mit mäßigem Aufwand lassen sich auf seriösen Internetseiten mit wissenschaftlichem Anspruch (wie z.B. http://adsabs.harvard.edu,http://www.springerlink.com/content/3v1474623q351756/fulltext.pdf?page=1) verwertbare Daten recherchieren.
Der italienische Ätna steuert an einem müden Tag rund zwei Kilotonnen CO2 bei, an Tagen mit erhöhter Aktivität können es auch mal vier Megatonnen sein. Dazu kommen erhebliche Mengen an SO2 und weitere Gase - 365 Tage im Jahr. Es werden weit über 1000 Vulkane als aktiv eingeschätzt, die in nicht unerheblichem Ausmaß auch ohne besondere Ausbrüche permanent Gase emittieren. Aktuelle Ausbrüche lassen sich ebenfalls zeitnah verfolgen (http://www.volcano.si.edu/).
Ein Blick auf den VEI-Index (Volcanic Explosive Index) gibt Aufschluss über die Dimensionen einer Eruption:
- Pinatubo, VEI 5, 10 Milliarden Kubikmeter Auswurf
- Krakatau, VEI 6, 18 Milliarden m³
- Tambora, VEI 7, 160 Milliarden m³
- Toba (Supervulkan), VEI 8, 2800 Millarden m³
Bereits ein "kleinerer" Ausbruch wie der des Pinatubo senkte im Folgejahr die Durchschnittstemperaturen weltweit um 0,5 Grad Celsius. Die obige Einschätzung von 0,2 Milliarden Tonnen CO2 (30/130) Emissionen durch Vulkane entbehrt meines Erachtens jeder Grundlage.
Mit freundlichen Grüssen
Thomas Lindner
Sehr geehrter Herr Lindner,
vielen Dank für Ihre Zuschrift. John Rennie bezieht sich in seiner Aussage auf Daten des US Geological Survey. Zu ähnlichen Ergebnissen kommt eine Untersuchung von Nils-Axel Morner und Giuseppe Etiope aus dem Jahr 2002 im Journal "Global and Planetary Change" (Band 33, S. 185-203), die von 300 bis 600 Megatonnen CO2 pro Jahr durch Vulkane ausgehen, was immerhin einem bis zwei Prozent der anthropogenen Emissionen entspräche. Die Untersuchung basiert auf CO2-Messungen an einer ganzen Reihe von Vulkanen.
Zu noch geringeren Zahlen kommt eine Studie von Stanley Williams und seinen Kollegen aus dem Jahr 1992 im Journal "Geochimica et Cosmochimica Acta" (Band 56, S. 1765-1770), die ebenfalls auf weltweiten Daten beruht. Sie kommt zum Schluss, dass Vulkane sogar nur 30 bis 60 Millionen Tonnen CO2 emittieren - mithin 0,1 bis 0,2 Prozent der Menge, die durch Menschen freigesetzt wird.
Sie haben natürlich Recht, wenn Sie darauf verweisen, dass heftige Vulkaneruptionen das Klima beeinflussen - vor allem durch ihren Ausstoß an Schwefelverbindungen, die als eine Art Sonnenschirm abkühlend wirken. Im Gegensatz zum recht trägen Kohlendioxid verbleiben sie aber deutlich kürzer in der Atmosphäre und beeinflussen entsprechend auch das Klima weniger lang. Exakte Daten zu allen Vulkanen liegen ebenfalls nicht vor, da nur ein Teil dementsprechend überwacht wird: Aus den vorhandenen Daten wird daher extrapoliert, und so könnten die Werte auch noch etwas höher liegen. Doch selbst bei einer weiteren Verdoppelung der Emissionen lägen sie noch weit unter jenen aus Industrie und Waldrodung.
Die oben erwähnten Autoren bestätigen zudem, dass starker Vulkanismus in der Vergangenheit das Klima stark beeinflusst hat. Gegenwärtig spielen die CO2-Emissionen aus Vulkanismus jedoch nur eine untergeordnete Rolle.
Mit freundlichen Grüßen
Daniel Lingenhöhl
Redaktion spektrumdirekt
Haftung der Banker
21.12.2009, Otto Schult, JülichZwei Ökonomie-Nobelpreisträger haben den Hedge-Fonds LTCM (Long Term Capital Management) beraten, wo man meinte, die Investoren bei minimalem Risiko mit 40 Prozent pro Jahr belohnen zu können. Wie Paul Blustein in dem sehr lesenswerten Buch "The Chastening. Inside the Crisis that Rocked the Global Financial System and Humbled the IMF" (2001) beschreibt, hat sich in nur fünf Wochen alles in Rauch aufgelöst, was die Krise von 1998 näher denn je an den Punkt brachte, an dem die gesamte US-Ökonomie erschüttert worden wäre. Das war 10 Jahre vor der jetzigen Krise! Was haben wir daraus inzwischen gelernt?
Es gibt kein validiertes mathematisches Modell, das alle globalen ökonomischen Aktivitäten korrekt zu beschreiben gestattet. Das liegt am Menschen und seinem emotionalen Verhalten, das man in ein mathematisches Modell nicht quantitativ einbauen kann. Die Ökonomie ist in dieser Hinsicht viel schwieriger als die Physik. Sie braucht aber nicht nur gute Mathematik, sondern sollte auch biologische Tatsachen berücksichtigen (vor allem menschliche Zeitkonstanten) und, physikalisch gesprochen, eine Dämpfung wie bei den Stoßdämpfern am Auto ins System einbauen. Für gierige kurzfristige Spekulation bleibt dann kein Raum.
Biokulturelle Evolutionsprozesse
20.12.2009, Dr. Michael BlumeDanke dafür, dass spektrumdirekt immer wieder solche "kleinen" Spezialmeldungen sichtet und veröffentlicht, die sich im Gesamtbild zu neuen Gesamtansichten fügen!
Ihnen allen freudvolle Feiertage und viel Erfolg auch in 2010!
Mathematik-Kunst-Wettbewerb
17.12.2009, Eduard Baumann