PDA

Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Wirklich gute Physik-Fragen



Bynaus
10.12.2012, 09:36
Angeregt durch den heutigen xkcd-Comic: http://xkcd.com/

Manchmal stellt jemand diese wirklich guten Physik-Fragen, auf die es auch mit einigem Hintergrundwissen schwer ist, eine spontante und korrekte Antwort zu geben. In dem oben genannten Comic finden sich gleich zwei davon:

1. Wenn kurze Wellenlängen stärker gestreut werden als längere, warum ist der Himmel dann blau, und nicht violett?

2. Warum erscheinen Wörter im Spiegel von links-nach-rechts gespiegelt, aber nicht von oben-nach-unten? Was ist so speziell an der horizontalen Achse?

Ich fände es interessant, solche Fragen in diesem Thread zu sammeln, zu besprechen und zu beantworten. Um das browsen des Threads einfacher zu machen, würde ich vorschlagen, die Fragen jeweils zu nummerieren (so dass man sich mit den Antworten darauf beziehen kann) und in blauer Farbe zu markieren (so dass man sie schneller findet).

Meine Antworten:

1) Diese Frage verwirrte mich anfänglich, denn es ist ja nicht anzunehmen, dass das Sonnenlicht unmittelbar nach blau stark an Intensität verliert. Absorbtion spielt sicher eine Rolle (UV wird schliesslich von der Ozonschicht absorbiert), aber kann sie alles erklären? Schliesslich habe ich gesucht und diese Seite hier gefunden: http://math.ucr.edu/home/baez/physics/General/BlueSky/blue_sky.html Demnach ist es ein Effekt, der sich mit der Funktionsweise unseres Farbensehens erklären lässt (anderseits scheint mir das manchmal eine etwas gar "einfache" Erklärung für jegliche Farbphänomene zu sein).

2) Hier war ich unsicher - hat das damit zu tun, dass unsere Augen horizontal angeordnet sind? Oder damit, dass unser Gehirn ohnehin alle Bilder, die das Auge erreichen, in der vertikalen Achse umstellt? Die Antwort auf dieser Seite: http://science.howstuffworks.com/question415.htm ist jedoch sowohl verblüffend als auch einfach: Der Spiegel stellt die Wörter nicht um - er reflektiert sie nur so, wie er sie zu sehen bekommt. Ähnlich wie eine Schrift auf einem T-shirt "von innen" gesehen gespiegelt aussieht, wird der Spiegel einfach das Bild der Wörter zurückwerfen. Der Effekt ist dergleiche.

TomS
10.12.2012, 09:43
Zu 1) hilft das Sonnensperktrum: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/08/Sonne_Strahlungsintensitaet.svg/440px-Sonne_Strahlungsintensitaet.svg.png

Zu 2) ist anzumerken, dass ein Spiegel nicht Seiten sondern Orientierungen vertauscht; man erkennt letzteres, wenn man z.B. eine Analoguhr im Spiegel beobachtet

mac
10.12.2012, 09:48
Hallo,

zu 2:
oder anders gesagt: Ein Spiegel 'vertauscht' nicht links und rechts, sondern vorn und hinten.

EDIT: hatte, wenn ich mich richtig erinnere, Hoimar von Ditfurth mal sehr anschaulich in einer seiner Fernsehsendungen erklärt. Die hatte mein Physik-Professer damals leider nicht gesehen.
EDIT2: Auch ein schöner Denkanstoß, um über den Widerspruch zu stolpern der durch die Aussage 'im Spiegel sieht man die Welt Seitenverkehrt' entsteht. Nimm einen Spiegel der bis zum Fußboden reicht. Leg' Dich seitlich davor, mit dem Gesicht zum Spiegel, so daß Du Dein Spiegelbild sehen kannst. Du liegst nun z.B. auf Deiner linken Seite und hebst Deinen rechten Arm nach oben. Dein Spiegelbild hebt - den linken arm? - auch nach oben? Wieso? Der müßte doch nach unten zeigen, wenn die Seiten vertauscht werden.

Herzliche Grüße

MAC

TomS
10.12.2012, 09:55
das tut er (in gewisser Weise), aber das hilft dir nichts; auf einem zweidimensionalen Zifferblatt gibt es keine vorne und hinten; der wesentliche Aspekt ist die Orientierung

UMa
11.12.2012, 11:01
Hallo Bynaus,

Zu 1) Hier ist ein Spektrum des blauen Himmels
http://en.wikipedia.org/wiki/Diffuse_sky_radiation

Grüße UMa

@TomS: Ich vermute, dass auf den meisten Zifferblättern, die Ziffern nur auf einer Seite sind, insofern gibt es auch für das Ziffernblatt ein vorn und hinten. Und im Zweifelsfall gibt es da noch die Zeiger ...

Bynaus
11.12.2012, 11:19
@UMa: Das Spektrum des blauen Himmels alleine erklärt es ja nicht: Die Eingangsfrage entspricht dann einfach der Frage, warum das Spektrum des Himmels seinen Peak im Blauen statt im Violetten hat.

UMa
11.12.2012, 13:03
Hallo Bynaus,

Die Eingangsfrage entspricht dann einfach der Frage, warum das Spektrum des Himmels seinen Peak im Blauen statt im Violetten hat.
das ist leicht. Das Sonnenspektrum, wie von TomS oben verlinkt, fällt im blauen Bereich zu kürzeren Wellenlängen so schnell ab, dass selbst die Multiplikation mit lambda^-4 den Peak nicht in den violetten oder gar UV-Bereich verschieben kann.
Bei einem O- oder B-Stern wäre das vielleicht eher möglich.

Grüße UMa

Edit: Ich habs ausprobiert. Ist doch nicht so leicht. Die Peaks liegen im log log Plot bei ca. 330 und 400nm, das Bild hat wenig mit dem in meinem Link oben zu tun. Vielleicht spielt auch noch Absorption z.B. Ozon eine Rolle? Im Zweifelsfall liegt es vielleicht doch an der abnehmenden Empfindlichkeit des Sehens in Richtung blau und violett?

Edit2: Hier wird die Farbe des Himmels auch diskutiert
http://homepages.wmich.edu/~korista/atmospheric_optics.pdf

Edit3: Noch besser hier (auch aus den Links der Wikipedia-seite)
http://www.patarnott.com/atms749/pdf/blueSkyHumanResponse.pdf

joeydee
11.12.2012, 15:03
Meine Erklärungsversuche:


Zu 1) Der Himmel ist natürlich auch (ultra-)violett, sonst bekämen wir ja keinen Sonnenbrand.
Es liegt tatsächlich nur am menschlichen Auge. Selbst ein Himmel der viel mehr UV-Strahlung durchließe wäre für uns nicht violetter. Die (für uns sichtbare) Farbe die wir als Violett bezeichnen ist eine Mischung aus Blau und ein wenig langwelligem Rot und hat daher mit dem Ultraviolett im Spektrum außer einem ähnlichen Namen rein gar nichts zu tun, denn das Spektrum ist ja kein geschlossener Farbkreis, "unser" Rot gibts am blauen Ende ganz einfach nicht.
Es ist nichtmal gesagt, dass wir mit UV-Zäpfchen einen UV-Himmel violetter sehen würden: UV in violetter Darstellung, der geschlossene Farbkreis wo sich Blau über Violett wieder zum Rot schließen lässt, der Name "Ultraviolett" - das alles sind rein willkürliche Erfindungen um etwas zu veranschaulichen das wir gar nicht sehen können. "Ultrablau" wäre daher in meinen Augen (haha, Wortspiel) viel passender für diesen Spektralbereich.


Zu 2) Wenn ich "Hallo" auf ein Blatt schreibe und dann in den Spiegel halte, drehe ich ja selbst das H nach rechts, wo es dann tatsächlich und richtigerweise auch im Spiegel zu sehen ist... nur in der Erinnerung war es mal links bzw. meine Mustererkennung sagt es gehört dorthin ;-)
Ich kann stattdessen auch das Blatt um die Horizontale kippen um es dem Spiegel zuzuwenden, und, oh Wunder, es lassen sich doch oben und unten vertauschen! Die erste Bewegung ist uns nur im Alltäglichen viel geläufiger, da wir z.B. weniger Probleme haben, uns im Kreis zu drehen als auf den Kopf zu stellen. Oder auch wenn wir jemandem etwas übergeben oder zeigen, drehen wir es nicht auf den Kopf sondern wenn dann um die Hochachse. Daher die Vorzugsrichtung.

Um sich zu veranschaulichen dass weder oben/unten noch links/rechts getauscht werden: Man schreibe das Wort auf eine transparente Folie und halte diese vor den Spiegel. Man sieht exakt dasselbe. Oder: Mein Friseur sieht mich vorm Spiegel von hinten, im Spiegel von vorn, aber z.B. beides mal rechts von sich selbst, wenn er gerade links von mir steht (jedesmal aus der Sicht desselben "Selbst" vor dem Spiegel natürlich).

Wie schon erwähnt, anschaulich gesehen vertauschen sich eher "vorn" und "hinten", mathematisch gesehen wechselt die Senkrechte zur Spiegeloberfläche (und nur diese) das Vorzeichen, was einer Umkehrung von einem links- in ein rechtshändiges Koordinatensystem bzw. umgekehrt entspricht. Wobei die Begrife "links"- und "rechtshändig" wieder nur Erfindungen unsererseits sind. Wenn eine ungerade Anzahl Achsen (egal welche, und ich glaube es ist dabei sogar egal wieviele Dimensionen der Raum insgesamt hat) das Vorzeichen wechselt, kehrt sich jeglicher geometrische Umlaufsinn um, auch der von Buchstaben.

Kibo
02.01.2013, 19:24
Geignete Methode zur Prokrastination?

Verringert sich die Erdrotation wenn man sich auf der Nordhalbkugel mit dem Uhrzeigersinn schnell genug dreht? wenn ja warum?

Zur Einstimmung
http://what-if.xkcd.com/26
http://xkcd.com/162/

mfg:D

Nathan5111
02.01.2013, 20:58
Verringert sich die Erdrotation wenn man sich auf der Nordhalbkugel mit dem Uhrzeigersinn schnell genug dreht?

Können wir das Problem nicht bis morgen verschieben??