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Physik hinter den Dingen
Die Sonne beleuchtet nur die ihr zugewandte Seite der Erde – doch das allein erklärt nicht, warum es nachts dunkel 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.
Öffnet man eine Champagner- oder Sektflasche, stört man ein thermodynamisches Gleichgewicht – mit bekannten Folgen.
Das Rauschen des Meeres wird von den meisten Menschen als angenehm empfunden. Aber was erzeugt diese Schallwellen?
Sternbilder dienen nur unserer Orientierung am Himmel – sie bilden keine echte, physikalische Einheit. Deshalb lässt sich für ein Sternbild keine einheitliche Entfernung angeben.
Lawinen sind eine der bedeutendsten Naturgefahren in den schneebedeckten Gebirgen der Welt – so auch im dicht besiedelten Alpenraum.
Auf offenem Meer folgen die Wellen immer der Windrichtung. An der Küste beobachtet man aber Wellen, die parallel zum Ufer laufen. Warum?
Lithiumionen-Akkus versorgen elektrische Geräte zuverlässig mit Strom. Gefährlich wird es, wenn sich in ihrem Inneren metallisches Lithium bildet.
Aerodynamik
Ein Zusammenspiel von mehreren physikalischen Effekten macht es möglich, dass die Plastikscheiben lange und weit durch die Luft schweben können.
Weht der Wind zu stark, klappt der Regenschirm nach oben um. Ursache ist die Strömungsmechanik: Der Wind erzeugt einen Aufwärtssog.
Universum
Verschmelzende Schwarze Löcher durch Gravitationswellen beobachtet – Welt der Physik sprach mit den beteiligten Forschern Bruce Allen und Harald Lück darüber, wie die Entdeckung abgelaufen ist.
Forschung – gefördert vom BMBF
Mit GRAVITY wollen Astronomen die Bewegungen von Himmelskörpern hochpräzise vermessen.
Strömt Materie auf das supermassereiche Schwarze Loch inmitten einer Galaxie, kann diese erstaunlich hell aufleuchten. Astronomen sprechen von einem aktiven galaktischen Kern.
Schwarze Löcher
Im Interview spricht Sera Markoff über die wissenschaftliche Bedeutung der ersten Aufnahme von einem Schwarzen Loch.
Mit dem Instrument HIRES am Extremely Large Telescope wollen Astronomen künftig Lebensspuren in der Atmosphäre von fernen Exoplaneten aufspüren.
Die Gravitation von Schwarzen Löchern ist derart stark, dass weder Materie noch Licht aus diesen Objekten entkommen kann.
Neben der elektromagnetischen Induktion sorgen bei einem Induktionsherd noch weitere physikalische Effekte dafür, dass das Essen schnell warm wird.
Sie soll seidig glänzen und im Mund zart schmelzen – nicht nur die Zutaten sind entscheidend für die perfekte Schokolade, auch die Physik spielt eine wichtige Rolle.
Manche Brillen färben sich im Sonnenlicht selbst ein. Das liegt an Molekülen oder Kristallen, die auf UV-Strahlung reagieren.
Frühling, Sommer, Herbst und Winter existieren nur, weil die Erdachse geneigt ist. Doch auch andere Faktoren beeinflussen die jahreszeitlichen Schwankungen des Wetters.
Albert Einstein und die Relativitätstheorie
Navigationssysteme, Uhren und Partikel in Teilchenbeschleunigern gehorchen zum Beispiel der Relativitätstheorie. Die Physik dahinter lässt sich auch ohne Mathematik nachvollziehen.
Himmelsbeobachtung
Abend- und Morgenstern sind ein und derselbe Himmelskörper. Und dabei handelt es sich gar nicht um einen Stern, sondern um einen Planeten.
Preise
Alljährlich verleiht die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften in Stockholm den Physiknobelpreis. Hier stellen wir die Preisträger der vergangenen Jahre vor.
Nobelpreis für Physik
Der Physiknobelpreis wurde 2016 „für die theoretische Entdeckung von topologischen Phasenübergängen und topologischen Phasen der Materie” verliehen.
Exomonde
Warum man auf den Monden von sternlosen Planeten nach Leben suchen sollte, erklärt Barbara Ercolano im Interview.
Radioastronomie
Im Interview erzählt Michael Kramer von der Suche nach Gravitationswellen mithilfe von Pulsaren.
Allgemeine Relativitätstheorie
Wie sich Detektoren zum Nachweis von Gravitationswellen immer weiter verbesser lassen, berichtet Harald Lück im Interview.
Schon bald wollen Astronomen mit dem Instrument CRIRES + am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte die Atmosphären von extrasolaren Planeten untersuchen.
Mit einer Wärmepumpe lassen sich Gebäude besonders energieeffizient beheizen. Möglich macht das ein Prinzip, das auch in Kühlschränken zum Einsatz kommt.
Die Luftfeuchtigkeit ist nicht die einzige Größe, um den Wasserdampfgehalt der Luft zu charakterisieren. Ein alternatives Maß dafür ist der Taupunkt.
Sogenannte Latentwärmespeicher halten uns im Winter warm – indem sie ein Phänomen der Thermodynamik nutzen.
Um einen extrem seltenen Teilchenzerfall aufzuspüren, wollen Wissenschaftler das Experiment GERDA unter dem Gran-Sasso-Massiv in Italien erweitern.
Raumfahrt
Am 21. Juli 1969 setzte Neil Armstrong erstmals einen Fuß auf den Erdtrabanten. Jahrelang hatte die NASA die viertägige Reise geplant – und bereitet nun weitere Missionen vor.
Ein genauer Blick auf unser Wärmeempfinden zeigt, dass sich unsere Haut keineswegs als Thermometer eignet.
Luftfeuchtigkeit
Der Winter ist nicht nur kalt, sondern auch trocken – zumindest im warmen Zimmer. Der Grund: Die kalte Luft, die von draußen kommt, enthält kaum Wasserdampf.
Jeder kennt das Mondgesicht, das die dunklen Flecken auf dem sonst hellgrauen Vollmond zeichnen. Was aber sind diese Flecken? Woraus bestehen sie? Wie sind sie entstanden?
Wenn Wassertröpfchen in den Wolken gefrieren, entstehen winzige Eiskristalle. Diese können zu stattlichen Schneeflocken heranwachsen – wenn die richtigen Bedingungen herrschen.
Metall gehört nicht in den Mikrowellenofen, heißt es oft. In der Tat können dünne und spitze Metallgegenstände dort Funken auslösen. Doch es gibt eine Ausnahme.
Mond
Von der Erde aus ist die Rückseite des Mondes nie zu sehen. Verantwortlich dafür ist ein Effekt der Gezeitenkräfte, die von unserem Planeten ausgeübt werden.
Symmetrie
Fraktal heißen Objekte, bei denen das Ganze seinen Bestandteilen ähnelt: Darunter fallen Bäume und Kristalle, aber auch Ansammlungen von Galaxienhaufen.
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?
Heiß oder kalt? Das hängt von der durchschnittlichen Energie ab, mit der sich Teilchen in einem Gas, einer Flüssigkeit oder einem Festkörper bewegen.
IceCube
Im Interview berichtet Elisa Resconi, wie sich erstmals eine Neutrinoquelle in unserer direkten kosmischen Nachbarschaft aufspüren ließ.
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.
Mit der C-14-Methode – auch Radiokohlenstoffdatierung oder Radiokarbonmethode genannt – bestimmen nicht nur Archäologen das Alter von Funden.
Wer eine Sternschnuppe sieht, darf sich etwas wünschen – sagt der Volksmund. Was aber sind Sternschnuppen?
In der Nacht vom 27. auf den 28. Juli fand die längste totale Mondfinsternis dieses Jahrhunderts statt. Hier erklären wir, was sich dabei am Himmel abspielt.
Quantengravitation
Im Interview berichtet Sabine Hossenfelder von der Suche nach einer Theorie, die sowohl Effekte der Quantenphysik als auch der Allgemeinen Relativitätstheorie beschreibt.
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.
Herbstzeit ist Nebelzeit. Damit der Wasserdampf in der Luft zu Tröpfchen kondensiert, muss sich die Luft abkühlen oder die Feuchte zunehmen.
Wenn in der Ferne eine flimmernde Wasserfläche auftaucht, sollte man seinen Augen nicht unbedingt trauen – vielleicht handelt es sich um eine Luftspiegelung.
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.
Jahresrückblicke
Der erste direkte Nachweis von Gravitationswellen, ein überraschender Physiknobelpreis und eine Bruchlandung auf dem Mars – auch 2016 wurde es nicht langweilig.
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?
Mit dem Projekt „Black Hole Cam“ möchten Astronomen erstmals das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße abbilden.
Teilchen
Der Physik-Nobelpreis 2015 wurde die Entdeckung der Neutrinooszillationen geehrt. Es ist bereits der vierte Nobelpreis für die Neutrinophysik in 30 Jahren.
Anders als in Kraftwerken, in denen man etwa Kohle oder Gas verbrennt, wird sich in Kernkraftwerken die bei der Spaltung von Atomkernen freiwerdende Energie zunutze gemacht.
Ob man Polarlichter nicht nur sehen, sondern auch hören kann, war lange umstritten. In den vergangenen Jahren lieferten Studien neue Erkenntnisse über dieses Phänomen.
Holzkohle galt beim Grillen immer als der bessere, weil klimaneutrale und somit ökologischere Brennstoff. Ist sie aber nicht.
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.
Klimaanlagen basieren auf dem gleichen Konzept wie Kühlschränke: Ein zirkulierendes Kältemittel verdampft und kondensiert wieder. Dabei wird der Innenraum gekühlt.
Treffen geladene Teilchen von der Sonne auf Moleküle in der Erdatmosphäre, erhellen Polarlichter – auch Nordlichter genannt – den Nachthimmel.
Mikrowellenherde funktionieren ohne Kontakt zu einer Wärmequelle. Denn hier werden Wassermoleküle durch Mikrowellenstrahlung hin- und hergedreht und erzeugen durch Reibung Wärme.
Exoplaneten
Noch ist unser blauer Planet etwas Besonderes. Doch immer mehr Planeten bei anderen Sternen werden entdeckt, die erdähnlich und lebensfreundlich sein könnten.
Globale Epedemien – Pandemien – werden erst durch die Reisemuster der modernen Menschen möglich. Die wenigen, die weit reisen, können Krankheitserreger in kürzester Zeit weltweit verteilen.
Auch in diesem Jahr machten Gravitationswellen wieder Schlagzeilen. Außerdem glückte die Quantenkommunikation per Satellit und der weltweit leistungsfähigste Röntgenlaser ging in Betrieb.
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.
Um den schwachen Schein der Milchstraße zu sehen, müssen wir uns an einen dunklen Ort fernab der Stadtbeleuchtung begeben. Was aber ist die Milchstraße?
Mehrmals im Jahr erscheint der Mond besonders groß und hell – ein Phänomen, das mit der Umlaufbahn des Monds um die Erde zusammenhängt.
Nach dem Umrühren von Tee bildet sich in der Mitte der Tasse ein kleines Häufchen aus Teeblättern. Schon Albert Einstein beschäftigte sich mit diesem Teetasseneffekt.
James-Webb-Teleskop
Manuel Güdel erzählt im Interview von einem besonderen Exoplaneten, den er und sein Team mit dem James-Webb-Teleskop untersucht haben.
Michèle Heurs
Mit herausragenden Lasern und viel Geduld sucht Michèle Heurs nach Gravitationswellen – und baut ein neues Zentrum der Deutschen Astrophysik mit auf.
In 218 Lichtjahren Entfernung umkreisen zwei auffallend leichte Planeten ihren Zentralstern. Das Besondere: Einer ihrer Hauptbestandteile ist Wasser.
Beobachtungen zeigen, dass der Planet Kepler-1658b in 2,5 Millionen Jahren in seinen Stern stürzen wird.
In Beobachtungsdaten des Teleskops TESS fanden Forscher drei verschiedene Arten von Planeten, die um Rote Zwerge kreisen.
Neue Beobachtungen zeigen, warum manche Schwarze Löcher so hell strahlen.
Ob auf einem Planeten lebensfreundliche Bedingungen herrschen oder nicht, hängt auch davon ob, woraus sein Zentralgestirn besteht.
Relativitätstheorie
An rotierenden Neutronensternen ließen sich mehrere Phänomene beobachten, die von der Allgemeinen Relativitätstheorie bislang nur theoretisch vorhergesagt wurden.
Milchstraße
Vermutlich sorgten zwei ausgedehnte Gaswolken für die unerwarteten Strahlungsausbrüche beim supermassereichen Schwarzen Loch in der Milchstraße.
Neue Computersimulationen liefern eine mögliche Erklärung für bislang rätselhafte Ansammlungen von Sternen um unsere Milchstraße.
Frühes Universum
Eine netzartige Struktur aus Gas umgibt ein supermassereiches Schwarzes Loch im jungen Kosmos und sorgt für einen stetigen Nachschub an Materie.
Quantenphysik
Den Nobelpreis für Physik erhalten dieses Jahr Alain Aspect, John F. Clauser und Anton Zeilinger für ihre Arbeiten auf dem Gebiet der Quantenmechanik.
Event Horizon Telescope
Mit einem Zusammenschluss aus mehreren Radioteleskopen gelang erstmals ein direkter Blick auf das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie.
Ein neues Bild vom Zentrum der Galaxie M87 zeigt die Struktur der Magnetfelder am Rande des supermassereichen Schwarzen Lochs.
Mit dem Event Horizon Telescope untersuchten Astronomen nun auch das Zentrum der Radiogalaxie Centaurus A – und entdeckten bekannte Strukturen.
Wie bei den ersten beiden Nachweisen mit LIGO entstanden die beobachteten Wellen bei der Verschmelzung von zwei Schwarzen Löchern.
Die LIGO-Detektoren haben ein zweites Signal verschmelzender Schwarzer Löcher nachgewiesen, das die erste Entdeckung bestätigt.
Computersimulationen verbinden Modelle der Sternentwicklung mit Schwingungen der Raumzeit.
Gravitationswellen
Mit den Gravitationswellendetektoren LIGO und Virgo haben Wissenschaftler ein überraschendes Doppelsystem aufgespürt.
Verschmelzen supermassereiche Schwarze Löcher, beeinflussen sie damit die Ankunftszeit von Radiopulsen auf der Erde.
Astronomen beenden ihre elfjährige Untersuchung von 24 Pulsaren ohne Ergebnis, wollen aber weitersuchen.
In einem Bose-Einstein-Kondensat aus Rubidiumatomen trennten Physiker zwei überlagerte Wellenpakete einen halben Meter voneinander.
Bei der Verschmelzung Schwarzer Löcher sollten eigentlich Gravitationswellen entstehen. Doch diese lassen sich bislang nicht aufspüren.
Schwingungen der Raumzeit könnten Spuren in ultrakalten Gaswolken hinterlassen.
Forscher lassen Goldwürfel in einem Satelliten frei fallen, um Messtechniken im Weltraum für stark niederfrequente Gravitationswellen zu testen.
Wissenschaftler konnten Verzerrungen der Raumzeit nachweisen, die Einstein bereits vor hundert Jahren vorhersagte.
Um einen nur 26 Lichtjahre entfernten Stern entdecken Astronomen einen Gesteinsplaneten – ein idealer Kandidat für Beobachtungen mit künftigen Großteleskopen.
Eine dichte Wolkendecke könnte erklären, warum Riesenplaneten auf engen Umlaufbahnen überraschend einheitliche Temperaturen auf ihrer Nachtseite zeigen.
Quelle: https://www.weltderphysik.de/service/suche/
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