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Physik hinter den Dingen
Ob nun auf einer CD-ROM Musik, Videos oder Computerprogramme gespeichert sind – ein Laserstrahl entlockt den bunt schillernden Scheiben ihre Daten; das Phänomen der Interferenz hilft dabei.
Tagsüber erscheint der wolkenlose Himmel blau, abends jedoch orange bis rot. Das Geheimnis dahinter liegt in der Art, wie das Sonnenlicht in der Atmosphäre gestreut wird.
Auf die Nachfolger der herkömmlichen DVDs passt sechsmal so viel Information – ausreichend für Monumentalfilme. Der Trick: Die neuen DVDs arbeiten mit kurzwelligem blauem Laserlicht.
Mikrowellenherde funktionieren ohne Kontakt zu einer Wärmequelle. Denn hier werden Wassermoleküle durch Mikrowellenstrahlung hin- und hergedreht und erzeugen durch Reibung Wärme.
Der Blitz erzeugt einen Blitzkanal, in dem innerhalb von Millionstel Sekunden extrem hohe Temperaturen entstehen. Dadurch wird die Luft zu einer explosionsartigen Ausdehnung gebracht.
Ebbe und Flut kann man überall an den Küsten beobachten, mit Wasserstandsänderungen von wenigen Zentimetern bis einigen Metern. Aber was verursacht das extreme Hochwasser einer Springflut?
Lawinen sind eine der bedeutendsten Naturgefahren in den schneebedeckten Gebirgen der Welt – so auch im dicht besiedelten Alpenraum.
Je schneller ein Fahrrad rollt, desto schwerer ist es zum Kippen zu bringen. Zum dynamischen Gleichgewicht braucht es ab einem bestimmten Tempo kaum die Balancierfähigkeit des Fahrers.
Seit Jahrzehnten gibt es Computermäuse als Eingabegeräte. Und mittlerweile funktionieren sie optisch. Ihre Bewegung berechnet die Maus aus Digitalbildern der Unterlage.
Seit Jahrzehnten gibt es Computermäuse als Eingabegeräte. Besondere Präzision erreichen Lasermäuse – gerade weil fast alle Schreibtische nicht ganz präzise glatt sind.
Die intensive Strahlung der Sonne kann das Augenlicht in Sekundenschnelle schädigen – bei der Beobachtung ist also Vorsicht geboten.
Die Strahlung der Sonne liefert die Energie für das Wettergeschehen auf der Erde. Da liegt die Vermutung nahe, dass Variationen der Sonnenstrahlung auch zu Klimaänderungen führen können.
Holzkohle galt beim Grillen immer als der bessere, weil klimaneutrale und somit ökologischere Brennstoff. Ist sie aber nicht.
Müsste die Bewegung der Himmelskörper nicht ständig durch eine Kraft angetrieben werden, damit sie nicht zum Stillstand kommen?
Romantik und Anmut strahlt ein Sonnenuntergang aus, doch dieses Spektakel dauert nicht viel länger als zwei bis drei Minuten. Doch wie lang genau?
Im Oktober und November geht es los: Die Herbststürme brausen übers Land. Warum aber lebt das stürmische Wetter so plötzlich auf?
Geringere Emissionen sollen die Ozonschicht retten, aber es ist unklar, ab wann sich diese genau erholen wird.
Die Ozonschicht in 15 bis 30 Kilometern Höhe schützt das Leben auf der Erde vor der UV-Strahlung der Sonne. Durch Schadstoffe kommt es zum Ozonabbau.
Die meisten modernen Computer oder Handys werden heutzutage mithilfe von Touchpads oder Touchscreens bedient. Dahinter steckt eine ausgeklügelte Technik, die Hardware und Software miteinander kombiniert.
Lässt man Wasser aus einer Badewanne abfließen, entsteht über dem Abfluss ein kleiner Wirbel. Doch wie entscheidet sich, in welche Richtung sich das Wasser bewegt?
Wer in einer Achterbahn fährt, der spürt, wie groß die Kräfte sind, die dabei auf einen wirken. Denn nur sie machen den besonderen Nervenkitzel bei rasanten Abfahrten und Loopings erst möglich.
Wettervorhersagen sind mit den Jahren immer genauer geworden. Aber mit Gewittern tun sich Meteorologen nach wie vor schwer. Wie entstehen Gewitter und warum bereiten sie Probleme?
Ultraschall besteht aus Schallwellen, die für den Menschen nicht hörbar sind. In der Tumorvorsorge und bei anderen Untersuchungen nimmt Ultraschall eine wichtige Rolle ein.
Ionenfalle
Für ihre Experimente an einzelnen Quantenteilchen erhielten David Wineland und Serge Haroche den Physik-Nobelpreis 2012.
In Treibhäusern lassen sich selbst im Winter noch Tomaten ziehen. Möglich wird das vor allem durch die Unterdrückung der thermischen Konvektion.
Technik
Damit geheime Botschaften auch wirklich geheim bleiben, können Sender und Empfänger ihre Nachricht verschlüsseln – beispielsweise mithilfe der Quantenkryptografie.
Weltweit streben Physiker nach immer genaueren Uhren – ob für die Navigation per Satellit oder die Überprüfung fundamentaler Naturgesetze.
Quantencomputer
In vielen Alltagsgegenständen machen wir uns Quanteneffekte bereits zunutze. Nun versuchen Physiker, diese gezielt zu steuern und so ganz neue Anwendungen zu ermöglichen.
Quantencomputer nutzen Quanteneffekte, um bestimmte Probleme effizienter zu lösen. Dabei unterscheiden sie sich grundlegend von herkömmlichen Rechnern.
Forschern gelingt es, 219 Berylliumionen mit magnetischen Feldern einzufangen und quantenmechanisch miteinander zu koppeln.
Forscher haben einen flexibel programmierbaren Quantencomputer mit fünf Ionen entwickelt und getestet.
Erde
Ein genauer Taktschlag von optischen Strontium-Gitteruhren ermöglicht sehr genaue Höhenmessungen.
Ob man Polarlichter nicht nur sehen, sondern auch hören kann, war lange umstritten. In den vergangenen Jahren lieferten Studien neue Erkenntnisse über dieses Phänomen.
Für jede Tonne Kohlendioxid, die ein Mensch irgendwo auf der Erde freisetzt, schwindet das sommerliche Meereis in der Arktis um drei Quadratmeter.
Die Kopplung von zwei Ytterbium-Atomuhren sorgt für ein besonders gleichmäßiges Ticken der Uhren.
Lithiumionen-Akkus versorgen elektrische Geräte zuverlässig mit Strom. Gefährlich wird es, wenn sich in ihrem Inneren metallisches Lithium bildet.
Wissenschaftler stellen einen neuen Bauplan für einen universellen Quantencomputer vor, der sich beliebig skalieren ließe.
In den Ozeanen ist das Wasser salzig – in Seen und Flüssen enthält es meist nur sehr wenig Salz. Die Ursache liegt in Quellen und Senken von Meersalz.
Obwohl die durchschnittliche Temperatur von 1998 bis 2012 global nur schwach anstieg, hält die langfristige Erderwärmung an.
Physiker haben erstmals die quantenmechanischen Zustände von geladenen Molekülen kontrolliert verändert und gemessen.
Satellit
Wissenschaftlern ist die technisch anspruchsvolle Aufgabe geglückt, via Satellit sogenannte Quantenschlüssel zwischen zwei Bodenstationen auszutauschen.
Daten von zahlreichen Messstationen über einen Zeitraum von fünfzig Jahren zeigen, welchen Einfluss der Klimawandel auf Hochwasser in Europa hat.
Aus unseren Steckdosen kommt Wechselstrom, durch Hochspannungsleitungen fließt künftig dagegen wohl vor allem Gleichstrom.
Starker Vulkanismus im Nordatlantik könnte vor 56 Millionen Jahren einen rasanten globalen Temperaturanstieg verursacht haben.
Quantensimulator
Mit ultrakalten Atomen – gefangen in optischen Gittern – können Physiker komplexe Quantensysteme simulieren.
Physiker stellen einen neuen Rekord für die Präzision einer Atomuhr auf, indem sie Strontiumatome in ein dreidimensionales Lichtgitter einsperren.
Nach dreijähriger Stagnation steigen die globalen Emissionen von Kohlendioxid im laufenden Jahr 2017 wieder an, da mehr fossile Brennstoffe verfeuert werden.
Zeitmessung
Eine hochgenaue Atomuhr, die in einen Anhänger passt – mit dieser Neuentwicklung können Forscher nun die Erde vermessen.
Wirbelstürme
Die Energie und die Zerstörungskraft eines Orkans sind beeindruckend. Doch die Natur ruft noch weitaus kräftigere Windströmungen auf der Erde hervor: die Hurrikane.
Ein neuartiges Zwei-Qubit-System auf der Basis von Quantenpunkten ließ sich mit relativ geringem Aufwand fertigen, programmieren und auslesen.
Meeresströmungen
Wassertemperaturen und Sedimentproben belegen, dass die Umwälzströmung im Atlantik seit Beginn der Industrialisierung an Kraft verliert.
Kernuhren
Der Atomkern des Elements Thorium-229 soll zukünftig als Taktgeber für einen neuartigen Typ von Atomuhren dienen.
Äquivalenzprinzip
Ein Frequenzvergleich von zwölf Atomuhren bestätigt, dass ihr Takt unabhängig von ihrer Position ist – wie von Albert Einsteins Theorie vorhergesagt.
Quantentechnologien
In der 263. Folge unseres Podcasts erklärt Friedemann Reinhard, was Quantensensoren sind und was sie besser können als ihre klassischen Gegenstücke.
Gletscher
Wo Gletschereis schwindet, hebt sich der Erdmantel. Nahe der Amundsensee läuft diese Bewegung schneller ab als bisher angenommen – gute Nachrichten für die Gletscher.
Neben der elektromagnetischen Induktion sorgen bei einem Induktionsherd noch weitere physikalische Effekte dafür, dass das Essen schnell warm wird.
Wärmekraftmaschinen
Ein neu entwickelter Nanogenerator wandelt Wärme ganz ohne mechanische Bauteile direkt in Strom um.
Physiker haben eine hochpräzise Atomuhr für den Weltraum entwickelt, mit der sich unter anderem die Genauigkeit von Navigationsdaten verbessern lässt.
Klimaanlagen basieren auf dem gleichen Konzept wie Kühlschränke: Ein zirkulierendes Kältemittel verdampft und kondensiert wieder. Dabei wird der Innenraum gekühlt.
Marine Geophysik
Unter den Meeren schlummern gigantische Süßwasservorkommen. Geophysiker haben sich vor der Küste Maltas auf die Suche danach gemacht.
Internationales Einheitensystem
Bisher legt ein Metallzylinder fest, wie schwer ein Kilogramm ist. In der 273. Folge des Podcasts erklärt Frank Härtig, wie diese Einheit künftig über eine Naturkonstante definiert werden soll.
IceCube
Wissenschaftler erhaschen einen Blick ins Erdinnere – nicht etwa durch geologische Messungen, sondern mithilfe von Daten des Neutrinoobservatoriums IceCube.
Herbstzeit ist Nebelzeit. Damit der Wasserdampf in der Luft zu Tröpfchen kondensiert, muss sich die Luft abkühlen oder die Feuchte zunehmen.
Grönland
Die Gletscher von Grönland tauten 2012 an der Oberfläche so stark wie nie zuvor in den vergangenen 350 Jahren. Das belegt nun eine Analyse von Eisbohrkernen.
Laserphysik
In der 276. Folge des Podcasts erklären Matthias Rief und Oswald Willi, wofür Arthur Ashkin, Gérard Mourou und Donna Strickland den Nobelpreis erhielten.
In der 278. Folge unseres Podcasts erklärt Fritz Riehle, warum Forscher auf dem gesamten Globus an einer neuen Generation von Atomuhren arbeiten.
Geophysik
In der 281. Folge des Podcasts erklärt Angelika Humbert, warum nahezu alle Gletscher an Masse verlieren und was das für das Klimasystem des gesamten Planeten bedeutet.
Universum
Der Mond entstand vermutlich durch den Zusammenstoß eines marsgroßen Himmelskörpers mit der Urerde – die damals offenbar von einem Ozean aus flüssigem Magma bedeckt war.
Klimageschichte
Die Analyse von Korallen zeigt, wie sich das Klimaphänomen El Niño in den vergangenen vier Jahrhunderten entwickelte.
Quantensensor
Im Interview mit Welt der Physik spricht Tracy Northup über einen neuen Quantensensor, mit dem sich Lichtteilchen zerstörungsfrei messen lassen.
Die Sonne beleuchtet nur die ihr zugewandte Seite der Erde – doch das allein erklärt nicht, warum es nachts dunkel wird.
Klimawandel
Anders als bei vergangenen Klimaschwankungen erwärmt sich das Klima auf der gesamten Welt gegenwärtig so schnell wie nie.
Erdvermessung
Wie die Satelliten von GRACE Follow-On das Erdschwerefeld vermessen und welche Ziele die Mission verfolgt, erklärt Gerhard Heinzel im Interview.
Quantenteleportation
Im Interview mit Welt der Physik erklärt Manuel Erhard, wie sich die quantenmechanischen Eigenschaften eines Teilchens teleportieren lassen.
Klima
In der 295. Folge des Podcasts verrät Hauke Schmidt, wie die Lufthülle um unseren Planeten aufgebaut ist und welche Rolle sie im Klimasystem unseres Planeten spielt.
Quantennetzwerke
Wie sich mit einem Quanteninternet verschiedene Quantensysteme miteinander vernetzen lassen, erklärt Josef Schupp im Interview.
In der 296. Folge unseres Podcasts erklärt Guy Brasseur, wie Klimamodelle funktionieren und welche Fragen sie beantworten.
Permafrost
Im Interview erklärt Torsten Sachs, welchen Einfluss der Permafrost auf das Klima unseres Planeten hat.
Ein Meteoriteneinschlag vor etwa 2,3 Milliarden Jahren formte nicht nur den Yarrabubba-Krater, sondern löste womöglich auch den damaligen Klimawandel auf der Erde aus.
Wie sich mithilfe von Bohrungen im Südpazifik das Klima vor 56 Millionen Jahren analysieren lässt, erklärt Ursula Röhl im Interview.
Eine neue Studie zeigt den Zusammenhang zwischen der Erderwärmung und extremen Hitzeperioden im Sommer auf der Nordhalbkugel.
Erderwärmung
Eine neue Studie zeigt, dass bei einer ungebremsten Erderwärmung etwa die Hälfte aller Strände weltweit bis zum Ende des Jahrhunderts verschwindet.
Neue Analysen zeigen, dass in Zukunft häufiger Hitze, Starkregen und Dürre als bisher angenommen drohen.
Klimaforschung
Ein neues Gesetz beschreibt, wie Gletscher – abhängig vom Untergrund – vom Festland ins Meerwasser rutschen.
Erdklima
Im Interview erläutert Christoph Spötl, wie er und seine Kollegen mithilfe von Tropfsteinen ein Rätsel der Klimaforschung untersuchen.
Forscher haben neue supraleitende Qubits entwickelt, die schon bei deutlich höheren Temperaturen funktionieren und damit enorme Kosten einsparen.
Mithilfe von Laserlicht analysierten Klimaforscher die Eisverluste auf Grönland und am Südpol, die seit 2003 zu einem Anstieg des Meeresspiegel um 14 Millimeter führten.
Um zukünftige Flutschäden besser abzuschätzen, haben Forscher das Risiko von regionalen Überflutungen nun im Detail bis zum Jahr 2100 analysiert.
Bose-Einstein-Kondensate
Auf der Internationalen Raumstation haben Wissenschaftler eine Wolke aus Atomen extrem abgekühlt und so einen ganz besonderen Materiezustand erzeugt.
In der 309. Folge erklärt Stefan Bühler, wie Treibhausgase die Erde erwärmen und welche Rolle das von Menschen produzierte Kohlenstoffdioxid dabei spielt.
Umweltbelastung
Feinste Plastikpartikel aus dem Straßenverkehr werden nicht nur über Flüsse in die Weltmeere transportiert, sondern auch über die Luft bis in die Arktis getragen.
Eine neue Analyse zeigt, dass verschiedene Effekte – wie etwa die Gletscherschmelze oder Staudammbau – den Anstieg des Meeresspiegels unterschiedlich stark beeinflussen.
Farben
Kommt nach einem Regenschauer die Sonne zum Vorschein, bildet sich oft ein Regenbogen am Himmel. Erklären lässt sich das farbenfrohe Lichtspiel mit den Grundlagen der Optik.
Die globale Erwärmung lässt die Gletscher zunehmend schmelzen. Satellitenaufnahmen zeigen jetzt, dass dadurch immer mehr Gletscherseen entstehen.
Ein Blick in die vergangenen 12000 Jahre zeigt: Die Gletscher auf Grönland schrumpften noch nie so schnell wie heute.
Frühling, Sommer, Herbst und Winter existieren nur, weil die Erdachse geneigt ist. Doch auch andere Faktoren beeinflussen die jahreszeitlichen Schwankungen des Wetters.
Neue Analysen von Bohrkernen zeigen, dass sich die Permafrostböden während vergangener Warmzeiten schnell erwärmten und dabei große Mengen an Kohlenstoff freisetzten.
Erdatmosphäre
Neue Simulationen zeigen, dass vor vier Milliarden Jahren die Magnetfelder von Erde und Mond gemeinsam zum Erhalt der Erdatmosphäre beitrugen.
Wenn tropische Wirbelstürme vom offenen Meer ans Land übergehen, werden sie aufgrund der Erderwärmung immer weniger abgeschwächt.
Das Golfstromsystem leitet seit der Jahrtausendwende deutlich größere Wärmemengen in die Arktis und trägt so zu deren Erwärmung bei.
Quelle: https://www.weltderphysik.de/service/suche/
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