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
Viele Episoden dieses Podcasts stehen unter einer Creative-Commons-Lizenz. Ihr könnt diese Episoden unter Angabe der Quelle und der Lizenz unverändert in Eurem eigenen Digitalangebot dauerhaft veröffentlichen. Die Episoden dürfen dabei nicht verändert oder kommerziell genutzt werden. Die Lizenz lautet CC BY-NC-ND 4.0.

Latest Episodes:

Warum denkt man im Alter öfter an Ereignisse aus der Jugend? Nov 26, 2024

Show notes

Die Fähigkeit, aktuelle Geschehnisse abzuspeichern, wird im Alter schlechter. Daher hat in der Beurteilung von Situationen das, was wir schon mal erlebt und gelernt haben, ein stärkeres Gewicht. Wir haben eine rechte und eine linke Großhirnhemisphäre. Während die rechte Großhirnhemisphäre vor allem etwas mit Neugierde zu tun hat und damit, Neues zu wagen, macht die linke Großhirnhemisphäre eine Musteranalyse anhand dessen, was wir schon alles gelernt haben. Dort stecken also verstärkt diese Langzeiterinnerungen.

Rechte Großhirnhemisphäre altert schneller

Wenn wir älter werden, altert die rechte Großhirnhemisphäre etwas schneller als die linke, sodass wir etwas weniger neugierig werden und wir uns stärker darauf verlassen, eine neue Situation dadurch zu beurteilen, was wir schon einmal erlebt haben, sodass es uns so vorkommt, als wenn diese älteren Erinnerungen uns eher ins Gedächtnis kommen, unsere Erinnerung daran quasi besser wird. Der Suchfilter unseres Gehirns geht eben dahin, eine neue Situation anhand von dem zu beurteilen, was man schon erlebt hat.

Erfahrung als wichtiger gesellschaftlicher Beitrag

Das ist eine ganz wichtige Funktion, die ältere Menschen in unserer Gesellschaft haben: All das, was für viele Menschen neu oder schon Gewohnheit ist, mit Erfahrung zu beurteilen aufgrund dessen, was man in seinem Leben schon erlebt hat.

Warum braucht man zur Kernfusion 150 Millionen Grad, wenn auf der Sonne 15 Millionen Grad reichen? Nov 25, 2024

Show notes

In der Tat ist die Idee bei der Kernfusion, die Vorgänge auf der Sonne zu kopieren. Die Energie, die uns die Sonne schenkt, beruht auf der Kernfusion: Jeweils vier Wasserstoffkerne verschmelzen zu einem Heliumkern und dabei werden enorme Mengen an Energie frei. Energie, die die Sonne dann zu uns abstrahlt.

Erde hat weniger Masse als die Sonne – daher fehlt es ihr an Druck

Im Inneren der Sonne passiert das bei etwa 15 Millionen Grad Celsius. Wenn man das aber auf der Erde imitieren will, braucht man Temperaturen, die zehnmal so hoch sind. Das liegt daran, dass wir auf der Erde nicht den Druck herstellen können, der im Inneren der Sonne herrscht. Der liegt bei 250 Milliarden bar. Das liegt an der schieren Masse der Sonne, die im Sonnenkern diesen Druck ausübt – 250 Milliarden mal mehr als an der Erdoberfläche.

Höhere Temperatur muss auf der Erde fehlenden Druck ersetzen

In einem technischen Fusionsreaktor kann man diesen Druck unmöglich herstellen; da würde uns alles um die Ohren fliegen. Im Gegenteil, der Druck z.B. beim Reaktor "Wendelstein 7-X" in Greifswald liegt bei 1 bis 2 bar, also nicht viel höher als der Druck, dem wir normalerweise auf der Erde ausgesetzt sind. Aber das, was an Druck fehlt, muss dann durch Temperatur ersetzt werden. Auch wenn man also die Kernfusion auf der Erde immer mit den Vorgängen auf der Sonne vergleicht, gibt es diesen wesentlichen Unterschied: In der Sonne ist der Druck extrem viel höher, dafür die Temperatur niedriger. In einem irdischen Fusionsreaktor ist der Druck niedrig, dafür müssen höhere Temperaturen erzeugt werden.

Warum müssen Druck bzw. Temperatur überhaupt so hoch sein?

Die Voraussetzung dafür, dass die Atomkerne überhaupt zusammenkommen können, sind der hohe Druck bzw. die hohe Temperatur. Man kann sich ein Wasserstoffatom vorstellen wie eine Kirsche: in der Mitte der Kern, außen herum die Hülle. Der Kern ist positiv geladen, die Hülle negativ. Wenn sich zwei Atome näherkommen, müssen die Kerne zusammenkommen. Spontan würden sie das aber nicht tun, dann dazwischen sind die Hüllen – bei der Kirsche also das Fruchtfleisch. Da die Hüllen bei den Atomen beide negativ geladen sind, würden sie sich abstoßen. Die Kerne können deshalb nur dann zusammenkommen, wenn die Atome – also in unserem Bild die Kirschen – schnell oder eben kräftig genug aufeinander prallen. Dazu braucht man entweder viel Druck oder entsprechend hohen Temperaturen – denn je höher die Temperatur, desto schneller bewegen sich die Atome. Und nur dann haben die Wasserstoffkerne überhaupt eine Chance, zusammenzukommen.

Warum hat Mozzarella so eine faserige Struktur? Nov 25, 2024

Show notes

Gebrühter Frischkäse zum Schneiden – "mozzare"

Die Faserigkeit des Mozzarella hängt mit seiner Herstellung zusammen. Es gibt ja verschiedene Sorten von Käse: Hartkäse, Weichkäse, Frischkäse. Mozzarella ist ein Frischkäse, der im Gegensatz zu anderen Frischkäsesorten bei 70 bis 80 °C aufgebrüht wurde. Dieses Aufbrühen sorgt für eine noch stärkere Verklumpung der Eiweißmoleküle. Das macht den Käse so fest, dass man ihn schneiden kann – italienisch "mozzare". Außerdem wird er – und das bewirkt die faserige Struktur – beim Brühen geknetet und gezogen. Früher hat man das per Hand gemacht, heute übernehmen das Maschinen. Danach wird der Käse mit kaltem Wasser abgeschreckt. Das alles zusammen – die Kombination aus der Eiweißgerinnung und diesem Ziehen – ergibt die faserige Struktur. Manchmal ist der Käse trotzdem etwas pappig, bröselig und eher matschig. Das kann daran liegen, dass er alt ist. Irgendwann bildet sich dieses Faserige wieder zurück. Es kann aber auch daran liegen, dass man am Kneten und Ziehen gespart hat bzw. dass man es nicht mit der Sorgfalt gemacht hat, mit der man es eigentlich machen sollte.

Konsistenz erinnert an Hähnchenfleisch

Übrigens habe ich bei einem namhaften Mozzarella-Hersteller angerufen. Der Techniker sagte mir, dass sich im Optimalfall die Struktur im Mund so anfühlen soll wie Hähnchenfleisch. Daran können Sie beim nächsten Mal den Mozzarella messen – falls Sie Lust haben, bei Mozzarella an Hähnchenfleisch zu denken.

Enthalten Cornflakes weniger Nährstoffe als ihre Verpackung? Nov 24, 2024

Show notes

Keine Vollwert-Nahrung, aber nährstoffhaltiger als Pappe

Das stimmt so pauschal nicht. Cornflakes sind keine Vollwert-Nahrung, aber sie enthalten im Vergleich zu Pappe immerhin mehr Mineralien, Vitamine und Eisen – zumal bei bestimmten Cornflakes Eisen extra zugesetzt wird. Trotzdem geistert seit Jahren im Internet diese Behauptung herum, allerdings ohne Quellenangabe. Wenn man diese Seiten chronologisch zurückverfolgt, sieht man, dass sich die Behauptung im Lauf der Jahre leicht verändert hat. Auf älteren Seiten ist nämlich weniger von Nährstoffen die Rede als vielmehr vom Nährwert. Vermutlich hat es sich da mal jemand leicht gemacht und den Nährwert einfach gleichgesetzt mit dem Brennwert – also den Kalorien. Und dann stimmt das – fast.

Brennwert ist vergleichbar, aber Nährwert ist nicht gleich Brennwert

Cornflakes liefern, je nach Hersteller, Energie von rund 270 bis 370 Kilo-Kalorien pro 100 Gramm, in Joule umgerechnet sind das 1.100 bis 1.500 kJoule. Die oberen Werte werden vor allem dann gemessen, wenn die Cornflakes gezuckert sind. Wenn man Pappe verbrennt, beträgt der Brennwert auch etwa 1.500 kJoule, eher leicht darüber. Ja, das kann man vergleichen, da auch Nahrung im Körper chemisch "verbrannt" wird. Man kann also sagen: Der Brennwert von gezuckerten Cornflakes ist mit dem Brennwert von Pappe vergleichbar, nicht gezuckerte Cornflakes liegen sogar darunter. Brennwert ist aber nicht gleich Nährwert. Der Nährwert soll ja auch etwas darüber aussagen, wie gesund ein Nahrungsmittel ist. Da geben Cornflakes zwar nicht viel her – aber Pappe ist wirklich nicht besser.

Künstlich zugesetztes Eisen kann negativ wirken

Ein Wort noch zum Eisen: Es gibt schöne Filmchen im Internet, die zeigen, dass Cornflakes, die im Wasser schwimmen, sogar von Magneten angezogen werden – so viel Eisen enthalten die! Das funktioniert nicht mit allen Cornflakes, aber tatsächlich gibt es Cornflakes-Hersteller, die ihre Cornflakes extra mit Eisen anreichern, um hinterher auf die Verpackung zu schreiben: Enthält viel Eisen. Das Problem ist nur, dass Mediziner davon gar nicht viel halten. Es ist ja inzwischen bekannt, dass Nährstoffe, die der Nahrung künstlich in hohen Mengen zugefügt werden, oft gar nicht gut vom Körper aufgenommen werden. Und was das Eisen in Cornflakes betrifft, sagt das Bundesamt für Risikobewertung: Das viele Eisen in den Cornflakes ist nicht unbedingt gesundheitsgefährdend, aber es könnte die Aufnahme anderer Spurenelemente wie Zink verhindern. Fazit: Cornflakes enthalten in der Summe mehr Nährstoffe als die Pappe und eignen sich als Nahrungsmittel auf jeden Fall besser. "Gesund" sind sie deshalb aber nicht.

Wie wurde die Orgel zum Kircheninstrument? Nov 24, 2024

Show notes

Hydraulis: erstes orgelartiges Tasteninstrument

Die Orgel ist eines der Instrumente, welches am besten dokumentiert ist. Die Orgel wurde im 3. Jahrhundert vor Christus von einem Ingenieur entwickelt, der viel mit Wasserkraftwerken zu tun hatte. Er hat verschiedene Blechblasinstrumente, verschiedene Posaunen, auf einen Kasten gestellt und diese mit Luft angeblasen. Die Luft musste einen gewissen Druck haben. Dieser Druck wird heute mit Bleigewichten auf den Magazinbalg bewirkt – im 3. Jahrhundert vor Christus hatte man das ganz kompliziert gemacht. Dort hat man eine Wasserregelung entwickelt und mit dem Wasserdruck den Luftdruck bewirkt. Die Orgel bestand also aus verschiedenen Pfeifen, die auf dem Kasten standen, auf dieser Windlade. Man konnte im Gegensatz zu heute nicht nur einzelne Pfeifen spielen, sondern man hat immer ein ganzes Register gezogen und dann gab es einen recht massiven Klang von verschiedenen Intervallen gleichzeitig. Man konnte am Anfang nur den Klang regulieren, aber man konnte eigentlich nicht die Tonhöhe oder die verschiedenen Töne verändern. Das Instrument nannte man Hydraulis, weil es durch diesen Wasserdruck zum Klingen gebracht wurde.

Orgel kündigte den Kaiser an

Man hat die Orgel früher hauptsächlich zu repräsentativen Zwecken eingesetzt, insbesondere im Byzantinischen Reich, wenn der Kaiser seine Audienz hielt. Erklang dann zum ersten Mal die Orgel, wussten die Anwesenden: Jetzt kommt der Kaiser, jetzt habe ich mich zu erheben und jetzt kommt diese besondere Stimmung auf. – Das war auch der Grund dafür, dass die Orgel das erste und lange Zeit das einzige Instrument war, das auch in der Kirche gespielt werden durfte.

Orgel als Repräsentationsinstrument für Papst und Kirche

Die Herrschaft der Kirche und die Gewaltenteilung spielten eine große Rolle. Und es gab große Diskussionen, gerade im 10. und 11. Jahrhundert, ob denn die Orgel überhaupt in der Kirche gespielt werden darf. Zugelassen wurde sie, weil die Orgel ein Repräsentationsinstrument ist und somit auch die Kirche, den Vatikan und den Papst repräsentiert hat.

Lehrwerke für die Orgel bereits im 12. Jahrhundert

Es gab bereits damals sehr große Orgeln, jedes Instrument war individuell gefertigt. Besonders ist auch, dass es bereits im 12. Jahrhundert eigene Lehrwerke gab, wie man die Orgel zu spielen hat. Hier wurde bereits mit Pedal gespielt. Das lernt man auch heute im Orgelunterricht gleichzeitig mit den Händen.

Warum ist der Himmel blau? Nov 24, 2024

Show notes

Für dieses Phänomen gibt es eine physikalische Erklärung und eine psychologische.

Lichtstreuung: Blaue Lichtanteile werden stark abgelenkt

Die physikalische Erklärung hat mit der Lichtstreuung zu tun: Das Sonnenlicht muss auf seinem Weg zur Erde durch die Atmosphäre. Die Atmosphäre ist wiederum voll mit allen möglichen Gasmolekülen. Wenn das Sonnenlicht auf diese kleinen Teilchen trifft, wird es gestreut, d.h. umgelenkt. Dabei wird das weiße Licht gleichzeitig in seine Bestandteile zerlegt, wie bei einem Prisma. Es wird also aufgespalten in die Regenbogenfarben: blau, grün, gelb, orange, rot. Die verschiedenen Farben werden unterschiedlich stark gestreut. Die Streuung ist umso stärker, je kleiner die Wellenlänge ist oder anders gesagt, je energiereicher die Strahlen sind. Nun sind blaue Strahlen energiereicher als rote. Die blauen Lichtanteile werden deshalb viel stärker bei der Streuung abgelenkt. Stellen wir uns nun einen wolkenfreien Himmel vor. Irgendwo an diesem Himmel steht die Sonne; die ist weiß bis gelb, auf jeden Fall ziemlich hell. Sie strahlt aber in alle Richtungen, nicht nur in unser Auge, sondern auch in die übrige Atmosphäre. Einige dieser Strahlen werden in der Atmosphäre so stark gestreut, dass sie wieder in unsere Richtung zurückgelenkt werden, also unser Auge treffen. Das sind aber nur die stark gestreuten Lichtstrahlen, sprich die eher blauen Anteile. Die roten Lichtstrahlen dagegen werden nicht so stark abgelenkt, das heißt, die erreichen uns gar nicht mehr. Der Himmel ist also blau, weil nur die blauen Lichtstrahlen so stark gestreut und abgelenkt werden, dass sie auf unser Auge treffen. Das Blau von Babyaugen erklärt sich übrigens nach dem gleichen Prinzip.

Sprache prägt Wahrnehmung: Wir kennen ein Wort für die Farbe "Blau"

Der Himmel erscheint uns auch deshalb blau, weil wir ein eigenes Wort für die Farbe Blau haben. Das sagt uns die Sprachwissenschaft: Es gibt Sprachen auf der Welt, die unterscheiden nicht zwischen Grün und Blau, sondern haben dafür nur ein Wort. Man kann davon ausgehen, dass diese Menschen Grün und Blau nicht als zwei verschiedene Farben wahrnehmen, sondern eher als verschiedene Schattierungen eines Farbtons. Es gibt sogar Sprachen, die nur drei Farbwörter haben, nämlich Schwarz, Weiß und Rot – wobei Schwarz und Weiß dann mehr oder weniger gleichbedeutend sind mit dunkel oder hell. Wenn man Menschen in diesem Sprachraum fragt, welche Farbe der Himmel hat, dann ist für sie der Himmel meist dunkel, gelegentlich hell und abends vielleicht auch mal rot. Aber einen "blauen" Himmel kennen sie nicht, weil sie kein Wort für Blau haben und offenbar Blau auch nicht als eine eigenständige Farbe wahrnehmen. In dem Sinn prägt die Sprache wohl tatsächlich die Wahrnehmung.

Stimmt es, dass der Kölner Dom sich selbst gehört? Nov 23, 2024

Show notes

Ja, das ist richtig und das gilt übrigens auch für den Stephansdom in Wien. Der Grundbucheintrag lautet: die Hohe Domkirche. Die Hohe Domkirche ist eine Institution, sozusagen eine Art öffentliches Recht. Verwaltet bzw. betreut wird das vom Metropolitankapitel, das aber nicht wirklich der Besitzer ist. Es könnte zum Beispiel den Dom nicht verkaufen. Denn der Dom gehört sich selbst.

Und wer ist der Rechtsvertreter?

Immer das Domkapitel.

Sind wir im Mittelpunkt des Universums? Nov 23, 2024

Show notes

Ja, erstaunlicherweise scheinen wir in einem Mittelpunkt zu sein. Wenn wir uns das Ausdehnen des Universum anschauen, streben die Galaxien von uns weg. Und dann sieht es so aus, als ob wir in einem Zentrum wären. Alles strebt von uns weg. Nun ist aber die Sache so: Jeder im Universum sieht genau das gleiche Phänomen. Jeder meint, er sei im Zentrum. Und das erscheint irgendwie widersinnig.

Veranschaulichen mithilfe eines Lufballons

Man kann sich das verdeutlichen mit dem Modell eines Luftballons, der sich ausdehnt. Auf diesen Luftballon macht man mit einem Filzstift kleine Pünktchen – das sind die Galaxien. Wenn sich der Luftballon aufbläht, dann bewegen sich die Pünktchen auf dem Luftballon eigentlich gar nicht, aber trotzdem streben sie voneinander weg, weil die Gummihaut sich ausdehnt. Genau so ist es mit unserem Weltraum auch. Der dehnt sich aus und treibt alles voneinander weg. Wenn man sich gedanklich auf einen von diesen Filzstiftpunkten draufsetzt, kann man überlegen: Was sieht denn jetzt ein Bewohner dieser kleinen Filzstiftgalaxie? Der sieht, dass alle Nachbarpunkte sich von ihm wegbewegen. Er scheint sich gedanklich in einem Zentrum zu befinden. Allerdings kann das eigentlich jedes Pünktchen behaupten. Und trotzdem gibt es ja auf der ganzen Oberfläche dieses Luftballons keinen Mittelpunkt.

Beim Verlassen der Wohnung: Heizung anlassen oder ausschalten? Nov 22, 2024

Show notes

Heizung abstellen verbraucht weniger Energie

Wenn man nur die Energie betrachtet, ist es günstiger, die Heizung abzustellen. Es stimmt zwar, dass das Wiederaufheizen der Räume viel Energie kostet, weil ja auch die Wände abgekühlt sind, trotzdem braucht es eben nicht so viel, wie wenn man durchheizen würde. Das ist auch logisch, denn: Wir müssen in jedem Fall so viel heizen, wie die Wohnung an Wärme in der Zwischenzeit verliert. Und die Wohnung und auch die Wände geben immer Wärme nach draußen ab. Dieser Wärmeverlust ist sogar umso größer, je größer der Temperaturunterschied zwischen Innen- und Außentemperatur ist. Halte ich die Temperatur in der Wohnung bei 20 Grad, ist der Wärmeverlust höher als wenn ich die Heizung ausstelle.

Ein Loch ist im Eimer

Man kann das Prinzip mit einem Eimer vergleichen, der an der Seite einen Riss hat, sodass er immer wieder Wasser verliert. Wenn der Pegel im Eimer konstant bleiben soll, muss immer etwas Wasser nachfließen, sonst läuft er leer. Wenn ich den Eimer aber eine Zeitlang nicht brauche, wäre es dumm, den Pegel in der Zwischenzeit konstant zu halten. Wenn ich den Eimer einfach stehen lasse, ohne dass Wasser nachfließt, verliert der Eimer Wasser – aber höchstens so viel, wie drin ist. Und je weniger drin ist, desto weniger verliert er auch. Am Schluss brauche ich zwar viel Wasser, um ihn wieder aufzufüllen, aber nie so viel, wie wenn ich den Pegel konstant gehalten habe.

Vorsicht Schimmelbildung

So ist das bei der Heizung auch. Deshalb ist es rein energetisch gesehen günstiger, die Heizung beim Verlassen der Wohnung oder auch im Urlaub komplett abzustellen. Allerdings sprechen zwei Gründe dafür, doch ein gewisses Temperaturniveau zu halten:

Abgestellte Heizungsrohre, vor allem, wenn sie schlecht isoliert sind, können bei Frost kaputtgehen.
Wenn warme Raumluft abkühlt, kondensiert Feuchtigkeit an den Wänden, was zu Schimmelbildung führen kann.

Deshalb raten Expertinnen und Experten, die Raumtemperatur in den Wohnräumen, die sonst warm sind, nicht unter 15 bis 16 Grad sinken zu lassen. Denn sonst besteht die Gefahr, dass das, was man an Energiekosten vermeintlich spart, hinterher wieder für Renovierungsarbeiten draufgeht.

Sonderfall Fußbodenheizung

Fußbodenheizungen sind ein Sonderfall. Denn sie reagieren sehr langsam. Nach dem Abschalten kann der Boden Stunden brauchen, bis er abkühlt. Und oft dauert es ebenso lang, um wieder die Regeltemperatur zu erreichen. Das ist nur sinnvoll, wenn man diesen zeitlichen Verzug beim Verlassen der Wohnung einkalkuliert und die Zeitschaltung entsprechend plant.

Warum ist das Weltall so kalt? Und wird es noch kälter? Nov 21, 2024

Show notes

Materie verdünnt sich, Wellenlänge der Strahlung wird gedehnt

Das Universum wird durch die Ausdehnung kälter. Alle Galaxien streben voneinander weg, und damit dehnt sich das Universum aus. Alle Materie verdünnt sich, und die Wellenlänge der Strahlung, die im Universum vorhanden ist, wird auseinander gedehnt. Strahlung mit einer längeren Wellenlänge hat gewissermaßen Energie verloren. Man kann dem Universum eine Temperatur zuordnen. Früher war die sehr hoch, Millionen Grad. Sie hat sich jetzt so weit abgekühlt, dass das Universum eine Temperatur von -270°C hat. Sie liegt also 3°C über diesem absoluten physikalischen Nullpunkt. Und das wird immer weniger werden. Wohin diese Energie geht, ist unklar. Es ist nämlich nicht klar, ob auf den Kosmos bezogen der Energieerhaltungssatz gelten soll. Man weiß nicht, ob man dem Universum überhaupt eine gewisse Energiemenge absolut zuordnen kann. Denn nur unter dieser Bedingung könnte man die Frage formulieren:

Wohin geht diese Energie?

Wir können nur Folgendes feststellen: Das Universum war früher heißer, es kühlt immer mehr ab und es wird sich weiterhin abkühlen. Das ist alles, was wir sagen können. Wohin die Energie geht, ist tatsächlich eine knifflige Frage.