Natural Sciences
**1000 Antworten**

Woher stammt die “Quarantäne”? Wie entsteht ein Schwarzes Loch? Warum fallen Wolken nicht vom Himmel? SWR Redakteur Gábor Paál und Gäste aus der Wissenschaft erklären im Wechsel jeden Tag ein kleines Stückchen Welt. Texte unter http://1000-antworten.de
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Latest Episodes:

Welche Rolle spielt der Jetstream fürs Wetter? Mar 01, 2025

Show notes

Grundsätzlich ist auf den Bergen immer mehr los als im Tal. Man ist also im Tal geschützter als auf dem Berg. Bergwanderer wissen das. In den höheren Regionen ist die Atmosphäre viel unaufgeräumter. Da geht mehr Wind, da bewegt sich mehr. Der Schutz ist also mit oder ohne Klimawandel im Tal größer als oben auf dem Berg.

Turbulenzen im Flugverkehr

Der Jetstream – "Strahlstrom" oder Starkwindband – befindet sich in einer Höhe von etwa zehn Kilometern. Dort passiert in der Atmosphäre ziemlich viel. Zehn Kilometer ist oft die Reiseflughöhe von Flugzeugen. Turbulenzen in dieser Höhe kann der Jetstream oder der Rand des Jetstream auslösen. Man nennt das Clear Air Turbulence – CAT. Der Pilot sieht das gar nicht, aber durch die Messungen weiß er, wo das Starkwindband in etwa liegt. So kann er seine Flugroute darauf einstellen. Das sind Turbulenzen, bei denen die Luft außen herum ruht, aber im Jetstream durchaus bis 550 Kilometer pro Stunde schnell sein kann. An dieser Übergangsphase gibt es unglaublich viel Bewegung. Wenn man da reinfliegt, ruckelt das Flugzeug; das kann sogar gefährlich werden. Die Piloten wissen das und weichen solchen Windscherungen aus oder ändern die Flughöhe. Man kann damit gut umgehen, aber es ist gut zu wissen, was da passiert.

Ausgleich von Temperaturunterschieden

Interessant ist die Veränderung des Jetstream – ein Zeichen dafür, dass sich beim Klima Grundsätzliches ändert. Warum gibt es den Jetstream überhaupt? Den Jetstream gibt es, weil es am Äquator im Mittel sehr heiß ist. Gleichzeitig ist es an den Polen sehr kalt. Je größer die Temperaturunterschiede, desto stärker ist das Bedürfnis der Atmosphäre, diese Unterschiede auszugleichen. Diesen Ausgleich schafft man durch die Bewegung von Luft, sodass es Wind gibt. Das heißt, je größer die Temperaturunterschiede, desto stärker ist im Mittel der Wind, also der Jetstream.

Jetstream schwächelt

Weil sich wegen der Erwärmung das Eis am Nordpol zügig zurückzieht, bleibt im Norden viel mehr Energie. Denn die weiße Fläche des Eises strahlte bisher sofort die Wärme und Energie wieder zurück in das Weltall. Wenn das Eis verschwindet, bleibt die Energie und die nordpolaren Breiten erwärmen sich übermäßig. Das bedeutet, dass der Temperaturunterschied zwischen Äquator und Pol durch die starke Erwärmung am Pol abnimmt. Wenn der aber im Mittel abnimmt, brauche man im Mittel auch weniger ausgleichenden Wind. Das führt dazu, dass der Jetstream schwächelt. Der Jetstream treibt am Boden das Verhalten der Hochs und Tiefs an. Wenn da kaum Geschwindigkeit drin ist, bleibt das Hoch oder das Tief liegen. Wenn aber das Hoch liegen bleibt, dann haben wir Hitze und Dürre wie etwa 2018. Damals blieb das Hoch wochenlang liegen. Genauso das Tief 2017 im Norden Deutschlands: Dort gab es sehr viel Regen und Überschwemmungen. Dieses Stehenbleiben der Hochs und Tiefs – ich nenne es Standwetter – ist ein zentraler Grund dafür, warum wir in Zukunft extremeres Wetter, also mehr Dürre, aber auch mehr Hochwasser erwarten müssen. Das hat uns die Klimaforschung bereits vor 20, 30 Jahren ausgerechnet. Diese Zusammenhänge sind physikalisch tatsächlich nachvollziehbar.

Haben Inka und Maya wirklich Astronomie betrieben? Feb 28, 2025

Show notes

Amerikanische Völker waren astronomische Experten

Man kann mit großer Sicherheit sagen, dass die alten amerikanischen Völker astronomische Experten waren. Zum Beispiel gab es in Chichén Itzá, einem bekannten Touristenort und Weltkulturerbe, eine regelrechte astronomische Anlage, einen architektonischen Rundbau, wo man den Lichteinfall der Sterne und andere Himmelsphänomene studieren kann. Sie hatten auch einen exakten Kalender. Man hat den 360-Tage-Kalender eindeutig als Sonnenkalender etabliert, vor allem im alten Mexiko, bei den Maya und Azteken. Und man hatte zusätzlich noch einen Ritual-Kalender. Der astronomische Kalender hat auch die Schaltjahre berücksichtigt und sich an einer intensiven Gestirnsbeobachtung orientiert – und man konnte mit ihm auch rechnen. Bei den Inka ist das so weit gegangen, dass sie das Dezimalsystem eingeführt haben. Vorher gab es ein anderes Zählsystem. Geld in dem Sinne gab es nicht; man hatte Tauschverhältnisse. Das war eine bewusste Ideologie. Im Gegensatz dazu gab es bei den Azteken Tributabgaben, meist mit Gold oder Kakaobohnen als Gegenleistung.

Kalender wurden für die Landwirtschaft genutzt

Der Kalender wurde bei den Inka für ihre intensive Landwirtschaft genutzt. Sie wussten, wann man anfangen sollte zu säen, wann man erntet, wann über das ganze Jahr die Gestirne und die Sonnenerscheinungen auftreten, z. B. die kleine Sonne, die Wintersonne und die große Sonne. Bei uns ist die Wintersonnenwende am 21. Dezember und auf der Südhalbkugel ist dann Sommer. Und all diese Verhältnisse über die Gestirnwanderungen waren ihnen absolut bekannt.

Verbindung zwischen Sonne und Steinen bei den Inka

In Machu Picchu gibt es den sogenannten Sonnenstein, den Qenko. Die Inka hatten viel mit Steinen zu tun und die Steine waren die Kruste der Erdmutter. Die wichtigste und zentralste Gottheit war bei den Inka nicht der Sonnengott, die Mondgöttin oder der Donnergott, sondern die Mutter Erde – Pachamama. Zwar machten die Inka viel Bohei um den Sonnenkult und die Mumien. Aber die Pachamama hat bestimmte heilige Punkte wie etwa die Quellen und die Seen, aus denen Wasser als Lebensspender kommt, und die Steine. Die Inka empfanden sich als Söhne der Steine. Und der Qenko hatte mit der Sonne eine intensive Verbindung.

Warum bleiben Tautropfen an der Grasspitze hängen? Feb 28, 2025

Show notes

Tau verteilt sich auf der Fläche

Tau ist Wasser, das nachts, wenn es kalt ist, aus der Luft kondensiert und sich an den Blättern niederschlägt. Und zwar in Minitröpfchen auf der ganzen Fläche; da ist das ganze Blatt nass.

Guttationstropfen: von der Pflanze an der Spitze ausgeschieden

Die größeren Tropfen an der Spitze sind meist gar keine Tautropfen, sondern sogenannte "Guttationstropfen". Diese schlagen sich nicht aus der Luft nieder auf das Blatt, sondern sie werden aktiv durch die Spaltöffnungen vom Blatt ausgeschieden. Und das passiert eben an der Spitze. Diese Tropfen können nachts durchaus mal runterrutschen, wenn sie richtig schwer werden. Aber morgens bleiben sie aufrgund der Adhäsionskräfte oben hängen. Tagsüber verdunsten sie ohnehin sofort. Das passiert auch bei den Gräsern. Es gibt aber auch einen anderen Fall, wo sich dann tatsächlich Tautropfen auf dem Blatt niederschlagen und sich auch an der Spitze sammeln. Das passiert besonders bei solchen Blättern, die besonders stark gekrümmt sind, wie etwa bei Farnen. Da wiederum sorgt die Krümmung dafür, dass die Adhäsionskräfte am stärksten wirksam werden und dass deshalb der Tautropfen oben bleibt und nicht herunterrutscht.

Ist Raureif eine Art Tau?

Genau. Beim Raureif entstehen im Winter keine Tropfen, sondern gefrorene Fläche. Es ist eigentlich genau das Gleiche, nur eben in gefrorenem Zustand.

Gibt es farbige Blitze? Feb 27, 2025

Show notes

Es kommt aufs Licht an

Der Himmel wird sich bei Gewitter nie in eine bunte Laser-Disco verwandeln. Aber wenn man Blitze fotografiert und die Fotografien vergleicht, kann man sehen, dass die einen vielleicht ein bisschen bläulicher sind und die anderen ein bisschen gelblicher. Dafür gibt es mehrere Gründe. Der eine Grund ist die unterschiedliche Beugung des Lichts in der Atmosphäre, je nachdem, wo am Himmel der Blitz zu sehen ist. Grundsätzlich ist es auch so, dass sie umso gelblicher erscheinen, je weiter sie weg sind – je weiter also der Weg des Lichts durch die Atmosphäre ist.

Blitze sind weiß

Aber es hängt auch von den sonstigen Lichtverhältnissen ab. Platt gesagt: So wie sich Wolken bei tiefstehender Sonne rötlich färben können, kann auch ein Blitz in der Abenddämmerung einen rötlichen Ton annehmen. Umgekehrt: Bei Nacht, wenn die Sonne schon untergegangen ist, also sonst kein Hintergrundlicht da ist, wirken sie eher bläulich. Dazu gibt es übrigens eine schöne Zeile von Hermann Hesse aus seinem Gedicht "Gang am Abend":

Wind und Schnee und Sonnenhitze
vieler Jahre klingt mir nach,
Sommernacht und blaue Blitze,
Sturm und Reiseungemach.
Quelle: Hermann Hesse aus: "Gang am Abend"

Also auch Hesse hatte einen Blick für die unterschiedliche Farbigkeit der Blitze. Aber letztlich sind das Farb-Nuancen, die durch die Umgebung entstehen. Der Blitze an sich weiß.

Warum läuft die Nase, wenn man weint? Feb 27, 2025

Show notes

Tränenkanal endet in der Nase

Was aus der Nase läuft, ist Tränenflüssigkeit. Augen und Nase sind nämlich durch den Tränenkanal verbunden. Auch wenn wir nicht weinen, produzieren die Tränendrüsen ständig Tränenflüssigkeit. Sie tun das, um die Augen feucht und sauber zu halten, aber auch, um die Hornhaut mit Nährstoffen zu versorgen. Diese Tränenflüssigkeit fließt von außen nach innen, d.h. unsere Tränendrüsen führen dem Auge Flüssigkeit zu. Diese Flüssigkeit verdunstet zum Teil; zum anderen Teil fließt sie innen, über den Tränenkanal, wieder ab – und dieser Kanal endet nun mal in der Nase.

Wenn das Auge "Hochwasser" hat

Normalerweise merken wir das nicht, weil nur geringe Mengen Flüssigkeit dort verschwinden und diese sich sozusagen in den Weiten der Nasenschleimhäute verlieren. Aber wenn wir weinen, produzieren wir einen kräftigen Überschuss an Tränenflüssigkeit; das Auge hat dann "Hochwasser": Ein Teil tritt über die Ufer – das sind die Tränen, die übers Gesicht fließen. Aber es fließen auch größere Mengen Tränenflüssigkeit über den Tränenkanal ab und kommen als salziges triefendes Nass aus der Nase heraus.

Woher kommt die Redewendung "nach Strich und Faden"? Feb 25, 2025

Show notes

Qualitätsausdruck der Schneiderzunft

Dabei geht es um die Schneiderzunft. "Strich und Faden" hängt damit zusammen, dass sich das Gewebe aus zwei sich kreuzenden Fäden zusammensetzt. Die nennt man "Strich" und "Faden". Mit einem Fadenzähler – Sie kennen vielleicht diese kleinen Lupen – kann man feststellen, ob das Gewebe in Ordnung ist. Das haben die Meister gemacht. Wenn der Geselle nach Strich und Faden gut gearbeitet hatte, dann war das eine sehr gute Arbeit. Aus dieser Verwendung, die positiv war, hat sich dann die Bedeutung "umfangreich" oder "im genauen Sinne" oder "vollkommen" herausgebildet. Wenn man also man jemanden nach Strich und Faden belügt, dann macht man das in vollkommener Weise. Aber eigentlich war es ein Qualitätsausdruck im Bereich der Schneiderzunft.

Aus dem maritimen Bereich, wo man in "Faden" misst, kommt der Ausdruck nicht?

Ich muss Sie enttäuschen, es ist leider nicht maritim. Ich habe für die Zeitschrift "mare" einen Essay über maritime Redensarten geschrieben. Da gibt es wundervolle Ausdrücke wie : "Den Wind aus den Segeln nehmen" oder eine "Breitseite" oder "auf Grund laufen", "durch den Wind sein" – das ist ein ganz wunderbarer Bereich.

Warum bekommt man dunkle Augenränder, wenn man müde ist? Feb 23, 2025

Show notes

Dieser optische Effekt kommt vor allem dadurch zustande, dass die Haut unter dem Auge ziemlich dünn ist und darunter die Blutgefäße verlaufen. Wenn wir schlecht geschlafen haben, ist die Haut insgesamt oft schlechter durchblutet. Dadurch sind wir blasser und durch die mangelnde Durchblutung ist die Haut noch transparenter. Und so schimmern dann die dunklen Blutgefäße umso auffallender durch.

Gibt es immer gleich viel Wasser auf der Erde? Feb 23, 2025

Show notes

Ja – zumindest im normalen menschlichen Zeithorizont. In evolutionären Maßstäben sieht es anders aus. In der Eiszeit etwa lag der Meeresspiegel mehr als 100 m tiefer als heute, weil eine Menge Wasser in Form von Eis in den Gletschern der Erde gebunden war. Allerdings ist Eis ja letztlich auch nur eine feste Form von Wasser, insofern ändert das nichts an der Gesamtmenge.

Erde hat im Lauf der Zeit Wasser verloren

Wenn man aber ganz weit in die Erdgeschichte zurückblickt, dann hat die Erde im Lauf ihrer viereinhalb Milliarden Jahre offenbar Wasser verloren. Ein Teil ist ins Weltall verdampft, ein anderer Teil wurde durch plattentektonische Bewegungen ins Erdinnere befördert und dort chemisch in Minerale eingebaut. Insgesamt schätzt man, dass es heute etwa ein Viertel weniger Wasser auf der Welt gibt als in der Frühzeit der Erde. Aber dieser Verlust spielt für die aktuellen Wasserkrisen keine Rolle.

Warum teilt man Kreise in 360 Grad ein? Feb 22, 2025

Show notes

Wer hat's erfunden? Die Babylonier! – Vermutlich ...

Das hat historische Gründe. Die ältesten Belege dafür stammen von griechischen Astronomen im zweiten Jahrhundert vor Christus. Auch die haben den Kreis schon in 360 Einheiten eingeteilt. Es spricht aber vieles dafür, dass sie das ihrerseits von den Babyloniern übernommen haben. Denn die Babylonier hatten ein 60er-Zahlensystem: So wie wir das Dezimalsystem benutzen, das aus zehn Ziffern besteht, so baute ihre Zahlenwelt auf 60 "Ziffern" auf. Das 60er-System finden wir heute noch in der Zeitmessung: Eine Stunde hat 60 Minuten und eine Minute 60 Sekunden. In der Zahl 360 steckt die 60 ebenfalls drin: 6 x 60 = 360.

Warum sind es 360 Grad und nicht 60?

Das ist nicht ganz klar, aber es gibt mehrere Vermutungen. Zum einen ist 360 nicht nur ein Vielfaches von 60, sondern auch von 12 und von 24. Das waren ebenfalls zwei wichtige Zahlen. Das Jahr wurde ja schon früh in 12 Monate unterteilt und der Tag in 24 Stunden. Die hat man auch gern in Form von Kreisen dargestellt – der Schatten einer Sonnenuhr dreht sich ebenfalls im Kreis. Auch das könnte für die 360 Grad gesprochen haben, denn die lassen sich bequem in 24 Portionen zu je 15 Grad einteilen. Eine andere Hypothese hat eher mit Geometrie zu tun. Die einfachste geometrische Flächenform, die es gibt, ist ein gleichseitiges Dreieck. Also ein Dreieck mit drei gleichen Seiten und drei gleichen Winkeln. Mit solchen gleichseitigen Dreiecken kann man tolle Sachen machen: Man kann eine ganze Fläche damit zupflastern oder man kann sechs solcher Dreiecke zusammenfügen und bekommt Sechsecke. Mit Sechsecken kann man wiederum – ähnlich wie bei Bienenwaben – eine Fläche zupflastern. Auch der berühmte Davidstern – der ja im Altertum gar nichts speziell Jüdisches war, sondern ein verbreitetes Symbol – besteht aus solchen gleichseitigen Dreiecken. Diese Dreiecke waren also so etwas wie die "elementarste" geometrische Flächenform. Die Winkel in einem solchen Dreieck betragen alle 60 Grad. Das kam vielleicht genau daher, dass die Babylonier diesen Winkel durch die für sie so wichtige Zahl 60 geteilt und gesagt haben: Das ist jetzt unsere Winkel-Basiseinheit – ein Grad. Und wenn man sechs von diesen "Dreieckswinkeln" aneinanderfügt, erhält man einen Vollkreis – 360 Grad. Wie gesagt: Das sind Mutmaßungen. Klar ist nur, dass die 360-Gradeinteilung irgendwie auf das 60er-System der Babylonier zurückgeht. Aber was die sich genau dabei gedacht haben, weiß man nicht.

Woraus besteht die Euro-Münze? Feb 22, 2025

Show notes

Kupfer, Nickel, Zink

Das Auffallendste an den Euro-Münzen ist ja, dass sie zweifarbig sind – innen sind sie weißlich-silbern, außen haben sie diesen gelblich-goldenen Ring. Tatsächlich handelt es sich jeweils um unterschiedliche Materialien: Der Kern besteht aus einer Kupfer-Nickel-Legierung. Beim "goldenen" Ring dagegen handelt es sich im Wesentlichen um Messing, wobei Messing wiederum eine Legierung aus Kupfer und Zink ist. Beim 2-Euro-Stück ist es übrigens umgekehrt. Da bildet das Kupfernickel den Rand und das Messing den Kern: Der Ring ist weißlich, der Kern ist "golden".

Wovon hängt es ab, aus welchem Material Münzen gemacht sind?

An Münzen werden ja alle möglichen Anforderungen gestellt: Sie sollen nicht rosten – deshalb scheidet Eisen schon mal aus. Die kleinen Cent-Münzen haben zwar einen Kern aus Eisen, der ist aber mit Kupfer überzogen. Warum Kupfer? Da kommt das nächste Kriterium ins Spiel: Das Metall, aus dem eine Münze besteht, soll nicht teurer sein als der Wert, der auf der Münze draufsteht. Deshalb nimmt man für kleine Cent-Münzen eher das billige Kupfer und hebt sich wertvollere Legierungen für die höherwertigen Münzen auf. Die 10-, 20- und 50-Cent-Münzen sind alle aus "Nordisch Gold" – das ist eine Verbindung aus Kupfer, Zink, Zinn und Aluminium. Also ein Material, bei dem zwar das Kupfer dominiert, das aber schon in Richtung Messing geht. Und bei den 1- und 2- Euro-Münzen haben wir diesen aufwendigen Aufbau aus Kern und Ring – also Messing einerseits, Kupfer-Nickel andererseits.

Gegen Nickel sind viele Menschen allergisch. Geht es auch ohne?

Das war eine große Diskussion, als der Euro eingeführt wurde. Nickel-Allergien waren ja schon vorher bekannt – frühere Münzen enthielten auch Nickel. Die Zentralbanken halten das Nickel trotzdem für unverzichtbar, denn es ist weitaus beständiger als etwa Kupfer. Vor allem aber erhöht es die Fälschungssicherheit. Nickel ist nämlich auch magnetisch. Die recht komplizierte Art, wie in der Euro-Münze das Nickel mit dem Kupfer verarbeitet ist, sorgt dafür, dass die 1-Euro- und die 2-Euro-Münzen jeweils eine ganz eigene magnetische "Duftmarke" haben. Bei der Euromünze ist der Kern wegen des hohen Nickelanteils magnetisch, der Rand aber nicht. Das spielt zum Beispiel auch bei Automaten eine Rolle – Fahrkartenautomaten beispielsweise prüfen ja nicht nur die Form und das Gewicht der jeweiligen Münze, sondern auch ihre magnetische Prägung. Deswegen hat die EZB gesagt: Ohne Nickel geht es leider nicht.