Es scheint eine Geschwindigkeit für den Wind zu geben, bei der alle Sorten und Größen von Bäumen umgeworfen werden. E. Virot und Kollegen fanden mit einem Modell auf der Basis des Hookschen Gesetzes heraus, dass bei 42 m/s, also einer Zahl, die auch anderweitig besondere Eigenschaften hat, die universelle kritische Geschwindigkeit für Windbruch liegt.
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Neues aus der Physik
Physik mit Amelie – Folge 1: Der Marangoni-Effekt
Beim Begriff „Kirchenfenster“ denken die meisten an die mit Glas ausgekleideten Öffnungen in Wänden sakraler Gebäude, welche mehr oder weniger aufwändig bemalt sind. Nicht zuletzt im „Heiligen Land Tirol“, in dem der Wein in Strömen fließt, ist das „Kirchenfenster“ auf dem Weinglas aber mindestens genauso geläufig, das sich als subjektives Maß für die Qualität eines Weines verwenden lässt.
Kirchenfenster mit spitzen Bögen und stärkeren Tränen werden von alkoholreichen Weinen verursacht, rundere Fenster und schwächere Tränen schreibt man alkoholärmeren Weinen zu:
Der fachkundige Weinkenner schwenkt zunächst den Wein und benetzt die Innenfläche des Weinglases. Der Alkohol im Wasser des Weins bewirkt, dass die Oberflächenspannung des Weins herabgesetzt wird. Da nun aber der Alkohol leichter verdunstet als Wasser, sinkt im benetzten Bereich des Glases der Alkoholgehalt, womit die Oberflächenspannung ansteigt. Nun bilden sich in Flüssigkeiten Konvektionsströmungen weg von Bereichen niedriger Oberflächenspannung hin zu solchen mit hoher Oberflächenspannung aus. Dieser Marangoni-Effekt bringt nun laufend frische Flüssigkeit von unten nach oben. Schließlich sammelt sich in einem Ring an der Oberkante eine Rest-Schicht, die mit Zucker und anderen hochsiedenden Komponenten angereichert ist. Sobald diese Schicht schwer genug ist, bricht sie nach unten auf und bildet die klassischen Kirchenfenster aus.
Noch einfacher lässt sich der Effekt aber mit einer einfachen Schüssel Wasser, darüber geriebenem Pfeffer und einem Tropfen Spülmittel demonstrieren:
| Der Marangoni-Effekt. |
Auch hier passiert dasselbe: Das Spülmittel erniedrigt im Zentrum der Schale die Oberflächenspannung des Wassers, welches dann sofort nach außen treibt, wo die Oberflächenspannung größer ist.
Neue Serie: Physik mit Amelie
Nachdem die wichtigste und reinste aller Naturwissenschaften, die Physik, hier in letzter Zeit ordentlich zu kurz gekommen ist (na gut, Astronomie, Chemie und Mathematik sind auch ganz OK), sollen an dieser Stelle mehr oder weniger komplexe physikalische Phänomene an Hand kurzer Videos demonstriert werden, für welche sich dankenswerterweise die 8-jährige Amelie zur Verfügung gestellt hat.
Chemie-Physik-LaborantInnen für Betrieb in Brixen/Südtirol/Italien gesucht!
Wie bereits im letzten Jahr erfolgt hier eine Mitteilung in eigener Sache:
Der innovativste Betrieb im schönen Alpenland Südtirol mit 300 Sonnentagen im Jahr, seines Zeichens einer der Weltmarktführer im industriellen Inkjet-Sektor, sucht wieder mal MitarbeiterInnen zum schnellstmöglichen Eintritt für sein chemisch/physikalisches Labor. Der abwechslungsreiche Aufgabenbereich umfasst die Durchführung verschiedener Versuchsreihen sowie Tests und Analysen von neuen Druckmaterialien und Tinten, deren Auswertung und Erstellung der entsprechenden Dokumentation.
Voraussetzungen: Abgeschlossene Ausbildung im naturwissenschaftlichen Bereich bzw. im Bereich Chemie (HTL, Gewerbeoberschule, wissenschaftliches Lyzeum), idealerweise sind schon erste Erfahrungen mit Labortätigkeiten vorhanden.
Wer sich eine solche Tätigkeit vorstellen könnte oder sucht, kann per E-Mail Kontakt aufnehmen und ein entsprechendes Bewerbungsschreiben verfassen.
Wenn der Hang rutscht: Neues zur Auslösung von Lawinen
Beinahe wöchentlich erreichen uns Nachrichten von verunglückten Skitorurengehern oder Skifahrern, die mehr oder weniger leichtsinnig das eigene Leben ebenso wie jenes ihrer Retter aufs Spiel setzen. Man verweist gerne auf die eigene Erfahrung und die Berufung auf aktuelle Veröffentlichungen von Lawinenwarndiensten, naturgemäß können derartige Angaben aber nur tendenziell befolgt und die zugehörigen Gefahreneinschätzungen nicht immer problemlos auf die individuelle Siutation übertragen werden. Im Zusammenhang mit einer Überschätzung der eigenen Urteilsfähigkeit kommt es somit auch für erfahrenste Tourengeher immer wieder zu tödlichen Unfällen.
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| Lawinenabgang mit Todesfolge: Massives Schneebrett, das von 2 Tourengehern bei Gefahrenstufe 4 ausgelöst wurde. |
Seit nunmehr mehreren Jahrzehnten glaubte die Schneeforschung dem Scherriss-Modell, welches von einer schwachen obersten Schicht einer Schneedecke ausgeht, die lokal ins Rutschen kommt und als Schneebrett abgeht. Diese etablierte Ansicht scheint nun ins Wanken zu geraten: Einige Forscher am Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) geben einer fundamental anderen These den Vorzug, welche sogenannte Antirisse für den Lawinenabgang verantwortlich macht (J. Heierli et al.: Der Knall im Lawinenhang. Die Ursache von Schneebrettlawinen, Physik in unserer Zeit 41, 31 (2010); DOI: 10.1002/piuz.201001224). Laut Dr. Joachim Heierli gibt es Diskrepanzen zwischen dem Scherriss-Modell und den Beobachtungen im Feld. Demnach kommt es auch im flachen Gelände öfters zu Brüchen in der Schneedecke, obwohl unter diesen Umständen gar keine Scherrisse entstehen dürften. Die Scherkräfte sind dabei viel zu gering, um einen Riss zu verursachen. Darüber hinaus gelingt es dem Scherriss-Modell nicht, die ab und zu beobachteten Fernauslösungen zu erklären, wo Lawinen an einer anderen Stelle auftreten, also sie ausgelöst wurden (etwa im Hang über dem Skifahrer).
Die schwächere von zwei unterschiedlich starken Schnee-Schichten kollabiert, wenn sie gegeneinander gepresst werden. Dieser Antiriss setzt Energie frei, die sich in alle Richtungen ausbreitet und auch für die Entstehung einer Lawine verantwortlich zeichnen kann. In Sekundenbruchteilen kann sich der Stress 100 Meter weit ausbreiten, zwei Schneeschichten werden großflächig voneinander gelöst und brechen auseinander. Antirisse können selbst bei beliebig großer Bruchflächenreibung in horizontaler Richtung propagieren, womit zahlreiche Unfälle in flachem Gelände durch Fernauslösung erklärbar werden.
Die Autoren haben die Hoffnung, dass der neue Ansatz auch die Lawinenvorhersage signifikant verbessern könnte.