Wenn jedem Menschen auf der Welt gleich viel Reichtum zustehen würde, wieviel wäre das?
Gleiche Leistungen von Frauen & Männern in der Leichtathletik?
Frühere Zivilisationen technologisch höher entwickelt?
Würde die menschliche Haut im Vakuum platzen?
PS-abhängiger Treibstoffverbrauch?
Werden Elektronen aus Quarks gebildet?
Expandiert das Universum oder nicht?
Rechenfähige Quantencomputer?
Elektromotor selber bauen?
Hier könnte Deine Frage stehen!
überraschendes
Brennstoffzellen für Windkraftanlagen?
CO2 und Atomkraftwerke?
Pellets vs. fossile Brennstoffe?
Kartoffelstärke-Beschichtung von Zigarettenpapier?
Einfrieren der Autoscheiben?
Können in einer Stadt mehrere Tornados wüten?
Sind Neutrinos schneller als Licht?
Positiver Drogentest durch Mohnweckerl?
Wo würde ein Kompass am Mond hinzeigen?
Was hat Mineralöl mit Mineralien zu tun?
Wieso leben Bäume länger als Menschen?
Warum wachsen keine Mammutbäume in Europa?
Warum ist die Erde rund?
Ohne Bakterien leben?
Wenn jedem Menschen auf der Welt gleich viel Reichtum zustehen würde, wieviel wäre das?
Gleiche Leistungen von Frauen & Männern in der Leichtathletik?
faszinierendes
Sichtbares Infrarotlicht?
Gravitationskraft eines Asteroid?
Gravitationskraft des Asteroid 2005YU55?
Würden wir auf dem Mars mehr wiegen?
Massensterben in der Geschichte der Erde?
Weltuntergang 2012?
Unbemannte Raumfahrt zum Mars?
Neue Elemente im PSE?
Mutiert man durch Gamma-Strahlung?
Brauchen wir unseren Mond?
Keine Menschenaffen in Südamerika?
Ähnlich intelligente Lebensformen wie der Mensch?
Könnten wir auf Mond oder Mars leben?
Wie ist Radioaktivität entstanden?
Wie entsteht ein Regenbogen?
Wie ist das Leben auf der Erde entstanden?
Könnte der Körper Organe eigenständig nachbilden?
lustiges
Warum schäumt ein Schaumbad?
Warum rutscht man auf Eis aus?
Warum wird Maisstärke und Wasser bei Bewegung fest?
Wieso reagiert Natrium mit Wasser?
Kraftübertragen bei einem Pendel?
Stichflamme, wenn man mit Schnee eine Flamme löscht?
Was passiert mit der weißen Farbe, wenn Schnee schmilzt?
Sekundenzeiger-Stopp bei Bahnhofsuhren?
Wie erkennen Rasenmäh-Roboter, wo sie mähen müssen?
Reicht ein 50 Mal gefaltetes Blatt Papier bis zum Mond?
Warum sind Wiesen und Blätter grün?
Warum sind Ameisen so stark?
Superhelden: Was ist physikalisch möglich?
informatives
Wird es in den nächsten Jahren noch normale Handys geben?
PS-abhängiger Treibstoffverbrauch?
Wasserstoffprotonen mit Magnetresonanz anregen?
Temperaturabhängige Fluoreszenz?
Welche Teile befinden sich in einem Atom?
Was ist die größte Sonne und der größter Planet?
Wie ist es um den CO2 Fußabdruck von E-Fahrzeugen bestellt?
Ist Gold magnetisch?
Unterschied zwischen DNA und DNS?
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Unterschiedliche Geschwindigkeit Down- und Upload?
Brauchen Fische Sauerstoff?
Wie entsteht Wind?
Warum weinen / lachen Menschen in bestimmten Situationen?
Ressourcenverbrauch Fleischkonsum?
raffiniertes
Wie misst man Gravitationswellen?
Werden Elektronen aus Quarks gebildet?
Intensität einer Blaulichtleuchte?
Mit einer Lehre zum Wissenschaftler?
Tödliche Hitze der Sonne?
Was ist Entropie?
Was, wenn die Sonne erlischt?
Muss zwischen einem Energiespeicher eine Brennstoffzelle geschaltet sein?
Evolutionärer Grund für metallisches Schillern von Insekten?
Schneller als das Licht?
Wie kann man sich Zeitreisen vorstellen?
Warmes oder kaltes Essen?
Wie groß ist das Universum?
Warum ist das Meer blau?
Warum sind alle Menschen verschieden?
Entropie in der Physik?
Können zwei Schwarze Löcher miteinander verschmelzen?
Verletzung der Kausalität beim Zeitreisen?
erfinderisches
Elektroautos als Klimaretter?
Wie viele m² Solarzellen decken den menschlichen Energiebedarf?
Dezentrale Energieerzeugungsanlagen?
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Wie funktioniert Beamen?
Kann sich ein Tier selbst klonen?
Expandiert das Universum oder nicht?
Wie funktioniert die Erdwärme-Heizung?
Elektromotor selber bauen?
Wie funktioniert ein Automotor?
Wärmt eine Mikrowelle von innen oder von außen?
Wie funktioniert ein QR-Code?
Wie funktioniert ein Aufzug?
Grüner Laserpointer verfärbt sich auf orangem Pullover gelb?
Wie funktioniert ein Handy?
Rechenfähige Quantencomputer?
Frühere Zivilisationen technologisch höher entwickelt?
spannendes
Fusion zur Energieerzeugung?
Blitzeinschlag im Wasser?
Elektrisches Rauschen?
Kornkreise und Aliens?
Menschen einfrieren und auftauen?
Gibt es die Spiegelwelt wirklich?
Kontakt zu außerirdischem Leben?
Elektromotor vs. Verbrennungsmotor?
Warum ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum nicht zu übertreffen?
Wieso empfinden wir Melodien unterschiedlich?
Woher kommen Wolken?
Warum sterben wir?
Wie ist das Universum entstanden?
Woher wissen wir, wie schnell das Licht ist?
Raumschiff 60 Jahre im All unterwegs - auf der Erde 50 Millionen Jahre vergangen?
Würde die menschliche Haut im Vakuum platzen?

Frage: Hallo, warum werden Brennstoffzellen in den Windkraftanlagen nicht verwendet?

Antwort: Aus wirtschaftlicher Sicht macht es heutzutage für einen Betreiber einer Windenergieanlage keinen Sinn, über Elektrolyse Wasserstoff zu erzeugen, da er für seine Erzeugung einen geförderten Einspeisetarif bekommt. Wird jedoch in Zukunft der Anteil der Windenergie (z.B. Offshore in der Nordsee) stark ansteigen, dann wird der Bedarf an Speichern gleichfalls größer. Dann kommt auch der Erzeugung von Wasserstoff in Brennstoffzellen, der nachträglichen Speicherung und wieder Umwandlung in Strom größere Bedeutung zu. Aktuelles Forschungsthema: Erzeugung von Erdgas aus Wasserstoff, da es weniger flüchtig und das Übertragungsnetz schon vorhanden ist.

Noch ein Link bezüglich Windkraft: http://www.igwindkraft.at/redsystem/mmedia/2010.06.02/1275492987.pdf

Beantwortet von Dipl.-Ing. Markus Litzlbauer, Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft an der TU Wien.

Frage: Kyoto, Kopenhagen Cancun: CO2 soll eingespart werden. Wir brauchen immer mehr Energie. Die EU und andere Staaten sehen hier die Vorteile der Atomkraftwerke. Was ist Ihre Meinung dazu?

Antwort: Atomkraft ist CO2 neutral in der Verwendung. Nachhaltig aber nicht - und somit ist sie nicht die richtige Wahl zur Energieversorgung der Zukunft, da erstens der Abbau und die Aufbereitung von Uran immer aufwendiger werden (wodurch indirekt CO2 anfällt) und die Lagerung der Abfallprodukte ein riesiges Problem darstellt. Weiters muss bedacht werden, dass die Kosten von Atomstrom nur deshalb so gering sind, weil die Entsorgungskosten für den radioaktiven Müll nicht berücksichtigt werden, da sie nicht bekannt sind (es gibt ja noch keine Endlösung zur Lagerung).

Beantwortet von DI Nanna Nora Sagbauer, Projektassistentin am Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft an der TU Wien.

Frage: Hackschnitzel oder Pellets sind gut für unser Klima, weil sie angeblich CO2 neutral sind bei der Verbrennung. Ich weiß, der Baum hat das CO2 in seinem Leben aufgenommen, beim Verbrennen wird es wieder frei. Eines verstehe ich nicht: fossile Brennstoffe (Erdöl, etc.) bestehen auch aus organischen Stoffen (z.B.: alte Bäume, etc.) Warum ist das nicht auch CO2 neutral? Das kann mir niemand erklären.

Antwort: Es stimmt, dass Erdöl auch aus diesen Stoffen besteht, dieses CO2 aber vor langer Zeit im Erdinneren gespeichert wurde und so erst Leben auf der Erde entstehen konnte. Werden diese fossilen Brennstoffe nach oben geholt und verbrannt, so wird somit zusätzliches CO2 freigesetzt. Im Gegensatz wandeln Bäume an der Erdoberfläche das CO2 in Sauerstoff um und dies ist im Vergleich somit immer ein Kreislauf.

Beantwortet von DI Wilfried Freytag, Spezialberater für Milchviehbetriebe, Landwirtschaftskammer Steiermark, Absolvent der BOKU Wien.

Frage: Wird durch die Kartoffelstärke-Beschichtung von Zigarettenpapier mehr Acrylamid beim Rauchen erzeugt?

von: T.

Antwort: Aus der Literatur ist zu entnehmen, dass ca. 13.000 ng Acrylamid im Mainstream einer Zigarette zu finden sind; das ist sehr viel. Dies stammt ziemlich sicher nicht aus der Stärkebeschichtung des Papiers. Die Gründe dafür :

1) Acrylamid benötigt für die Bildung reduzierenden Zucker (z.B. Glukose) und Asparagin.
2) In der Kartoffel ist insbesondere Asparagin in großen Mengen vorhanden.
3) In der Kartoffel sind bei normalen/optimalen Lagerbedingungen nur niedrige Konzentrationen an Glukose vorhanden, da das meiste als Stärke vorliegt; die Stärke trägt in dieser Reaktion kaum zur Acrylamidbildung bei.
4) Die Stärke wird gereinigt, d.h. dass niedrigmolekulare Bestandteile (Asparagin, Glukose) entfernt werden.

Ich denke, dass der Anteil der Stärke an der Acrylamidbildung vernachlässigbar gering bzw. überhaupt nicht messbar ist. Bei 13.000 ng ist die Frage sowieso von rein akademischer Natur.

Beantwortet von Ao. Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Michael Murkovic, Professor am Institut für Biochemie an der TU Graz.

Frage: Warum frieren nachts oft nur die vordere bzw. hintere Autoscheibe sowie die Seitenspiegel ein, aber kaum die Seitenfenster?

von: A.A.

Antwort: Eine spannende Frage, über die ich erst selber wirklich nachdenken musste und dann auch im Experiment die Bestätigung finden konnte.

Also, die Scheibe friert nicht ein, oder besser gesagt, die Eiskristalle entstehen nicht auf der Oberfläche der Scheibe. Erst bei sehr niedriger Temperatur entstehen die Kristalle auf der Scheibe. Dann ist das Auto aber von allen Seiten gleichmäßig eingefroren. Meist hat es dann einen Sprühregen gegeben.

Tatsächlich entstehen aber die meisten Eiskristalle schon in der Luft - wir können dies als Nebel wahrnehmen. Diese Eiskristalle sinken dann zu Boden. Nun hat die Windschutzscheibe und die hintere Scheibe in der Regel eine starke Neigung, im Gegensatz zu den seitlichen Scheiben.

Dadurch, dass sie schräg geneigt ist, können mehr Eiskristalle drauf fallen, während die seitlichen Scheiben praktisch keine Angriffsfläche bieten.

Man kann auch beobachten, dass Geräte, die im Freien stehen nur auf der oberen Seite Eiskristalle aufweisen bzw. vereist sind, während die Seiten frei von Frost bleiben.

Für die seitlichen Spiegel, kann man dies nicht so einfach vereinheitlichen, denn es kommt drauf an, ob die Spiegeln von oben durch eine Abdeckung geschützt werden oder nicht.

Beantwortet von Univ. Lektor Mag. Gruber Werner, Fakultät für Physik/PPP an der Uni Wien.

Frage: Stimmt es, dass in einer Stadt gleichzeitig mehrere Tornados wüten können wie in dem Film "The day after tomorrow"?

von: Martin

Antwort: Obwohl etliche Szenen im Film "The Day after Tormorrow" wissenschaftlich nicht belastbar sind, können mehrere Tornados in einer Serie (z. B. längs einer Front) auftreten. Falls es sich um eine Großstadt handelt, ist das gleichzeitige - eher wahrscheinlich ist ein unmittelbar aufeinanderfolgendes sukzessives - Auftreten durchaus möglich.

Beantwortet von Univ.-Prof. Dr. Reinhold Steinacker, Institut für Meteorologie und Geophysik an der Uni Wien.

Frage: Wie kommt es zu dem Ergebnis am CERN, dass Neutrinos, wenn auch nur wenig, aber doch schneller als Licht sind?

von: Florian

Antwort: Neutrinos sind extrem leichte Elementarteilchen, dh. sie sind quasi masselos. Dadurch wird vermutet, dass sie sich fast mit Lichtgeschwindigkeit bewegen können. Dazu gab es viele Experimente in der Vergangenheit, welche diese Voraussagen experimentell bestätigten (im Rahmen der Messgenauigkeit). Soweit, so gut.

Das aktuelle OPERA-Experiment sorgte jedoch zuletzt für Aufsehen, weil es überlichtschnelle Neutrinos (cirka 60 Nanosekunden zu schnell am Ziel) gemessen hat, was im krassen Gegensatz zu bisherigen Resultaten stand. (Das Experiment wurde übrigens von LNGS (Gran Sasso, Italien) durchgeführt, das CERN hat nur die Neutrinos "produziert".) Da das OPERA-Experiment sehr genau arbeitete, war natürlich die Aufregung groß. Das OPERA-Experiment hat diese Resultate nun der breiten Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt, damit ihre Arbeit kritisiert werden kann, um offensichtliche und nicht offensichtliche Fehler auszuschließen. (Der klassische Ansatz in der Wissenschaft). Inzwischen wurden einige systematische (z.b. Fehler in der Durchführung des Experiments) und statistische Fehlermöglichkeiten überprüft und korrigiert, aber am Ergebnis hat sich bis jetzt nicht viel geändert. Vor kurzem jedoch wurden einige mechanische Auffälligkeiten bekannt, deswegen werden die Experimente jetzt im Mai nochmal wiederholt.

Dazu kann es zwei mögliche Ausgänge geben: 1) die 60 Nanosekunden waren zu pessimistisch, d.h. Neutrinos können noch viel schneller sein! oder 2) der Effekt tritt nicht mehr auf. Ein Auftreten von 1) wäre natürlich eine Sensation. Einstein'sche Relativität schließt überlichtschnelle Teilchen nicht aus, aber das hätte natürlich sehr viele Auswirkungen auf das Ursache-Wirkung-Prinzip (Kausalität) in Inertialsystemen.

Es gibt noch viele andere Möglichkeiten, die den Effekt erklären können (hypothetische Teilchen wie z.B. das Tachyon oder Extra-Dimensionen). Es bleibt auf jeden Fall spannend, und in ein paar Monaten wissen wir mehr!



UPDATE:
"Neutrinos sent from CERN to Gran Sasso respect the cosmic speed limit" berichtete das CERN am 8. Juni 2012 über das OPERA-Projekt. Es habe technische Fehlerquellen bei den Messungen während des genannten OPERA-Experimentes gegeben, unter anderem ein defektes Glasfaserkabel. Neutrinos konnten also bisher noch nicht dabei beobachtet werden, schneller als das Licht unterwegs zu sein.
Quelle: http://press.web.cern.ch/press-releases/2011/09/opera-experiment-reports-anomaly-flight-time-neutrinos-cern-gran-sasso
Redaktion ScienceClip.at

Beantwortet von Dipl. Ing. Mario Lassnig, Physik-Abteilung des ATLAS-Experimentes, Kernforschungszentrum CERN.

Frage: Stimmt es, dass man, wenn man nur zwei Mohnweckerl isst, schon bei einem Drogentest positiv ausfallen kann? Meine Mutter glaubt es mir nicht, obwohl ich es bei Mythbusters gesehen habe!

von: Martin

Antwort: Es ist absolut korrekt, dass Mohnspeisen einen positiven Drogentest liefern können. Dies hat dazu geführt, dass die Exekutive auf den entsprechenden Formularen bezüglich Suchtgifts im Straßenverkehr den Punkt "Haben Sie Mohnspeisen konsumiert" eingeführt hat.

Laut EU-Beschluss soll aber der Speisemohn "gereinigt" werden, sodass er keine signifikanten Mengen an Morphin und Codein mehr enthält.

Beantwortet von a.o.Univ.-Prof. Dr. Manfred Kollroser, Institut für Gerichtliche Medizin an der Medizinischen Universität Graz.

Frage: Wenn ich einen Kompass am Mond habe, wo zeigt er hin? Ist das Magnetfeld der Erde so stark, dass es das des Monds "besiegt"?

von: Jonathan F.

Antwort: Da sich der Mond ca. 384000 km von der Erde entfernt befindet, was ca. 60 Erdradien entspricht, und die Erdmagnetosphäre bei ca. 9 bis 10 Erdradien endet, ist der Einfluss des Erdmagnetfeldes am Mond vernachlässigbar gering. Somit wird die Nadel eines Kompasses am Mond nicht wirklich von dem Magnetfeld beeinflusst. Es kann aber sein, dass es am Mond magnetische Anomalien gibt (also Gesteinsformationen, die magnetisch sind) und diese die Kompassnadel beeinflussen könnten.

Beantwortet von Dr. Helmut Lammer, Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW).

Frage: Was hat Mineralöl mit Mineralien zu tun?

von: Michi

Antwort: Die Gründe für die Bezeichnung Mineralöl könnten folgende sein:

Es gibt mehrere Theorien der Entstehung von Mineralöl (Rohöl, Erdöl), einige führen diese auf Zersetzung von organischem Material (pflanzlichem Material) zurück, andere sehen eine Beteiligung von anorganischem Material (Mineralien?) bei der Bildung über Millionen von Jahren; möglicherweise kommt der Name von dieser Seite oder weil man Erdöl oft in Gesteinen und mineralhältigen Böden findet.
Vielleicht kommt der Name auch daher, um die Mineralöle von anderen Ölen, wie z. B. Rapsöl, Sonnenblumenöl, etc. abzugrenzen, die (ebenfalls) pflanzlichen Ursprungs sind, sich aber in ihrer chemischen Struktur komplett unterscheiden: Mineralöle sind reine Kohlenwasserstoffe (Alkane), die pflanzlichen/tierischen Öle sind überwiegend Ester von Fettsäuren mit Glycerin (Triglyceride) und enthalten daher Sauerstoff - alle sind aber organische und keine anorganischen (mineralischen) Stoffe.
Man sollte allerdings nicht vergessen, dass Mineralöle eigentlich technisch aufgereinigte Destillationsprodukte aus Rohöl/Erdöl sind, welches wiederrum eine komplexe Mischung aus tausenden von organischen Verbindungen ist, das ebenfalls Sauerstoff und vor allem Schwefel enthalten kann, sicher aber keine Fettsäureester.
Es ist also naheliegend, dass sich der Name Mineralöl einfach aus - i. d. F. nicht korrektem - Sprachgebrauch entwickelt hat und aus Konvention weiterhin Verwendung findet.

Beantwortet von Ao. Univ.-Prof. Dr. phil. Norbert Klempier, Professor am Institut für Organische Chemie an der TU Graz.

Frage: Wieso stirbt ein Mensch nach ca. 80-100 Jahren und ein Baum erst nach 400-500 Jahren?

von: Martin

Antwort: Die Frage ist natürlich von elementarer Bedeutung, kann auch nicht ganz eindeutig beantwortet werden. Allerdings zeichnen sich doch Tendenzen ab. Im Wesentlichen wurden zwei Strategien entwickelt um dem „Altern“ Herr zu werden. Reparatur oder Neubau. Jede Zelle wird im Zuge des Alterungsprozesses geschädigt (gilt für Pflanzen und Tiere). Das Tierreich hat sich entschieden (da die meisten Zellen sich nicht teilen), geschädigte Zellen zu reparieren. Das Pflanzenreich beschreitet den anderen Weg: Die geschädigten Zellen werden ersetzt. Darum ist ein Baum an der Periphere auch jung, im Zentrum zum Teil verrottet. Es gibt auch Ausnahmen: Die Hydra (Süßwasserpolyp) hat im Gegensatz zu uns eine unheimlich hohe Regenerationsrate, hat sich nach 5 Tagen komplett regeneriert. Diese Strategie könnte dazu führen, dass die Hydra eventuell sogar unsterblich ist. Aktuelle Alternsforschung zielt auch darauf ab, beim Menschen durch Stimulierung der Autophagie die Selbsterneuerung der Zelle und nicht die Reparatur zu stimulieren.



Anmerkung Redaktion ScienceClip.at:
Ein informatives Video über den Süßwasserpolyp Hydra könnt ihr euch hier ansehen >>> http://www.scienceclip.at/video.php?ID=436

Beantwortet von Mag. Dr. Mark Rinnerthaler, Forscher im Fachbereich Zellbiologie der Uni Salzburg.

Frage: Warum können Mammutbäume nicht in Europa wachsen?

von: Jonas

Antwort: Lieber Jonas,
Mammutbäume gehören zu den größten und prächtigsten Bäumen der Welt. Um so riesig zu werden, brauchen sie viel Wärme und Wasser. Heutzutage sind sie auf der Erde sehr selten. Sie kommen nur in kleinen Gebieten in den westlichen Vereinigten Staaten von Amerika vor, aber nicht in Europa. Das war aber nicht immer so.
Zur Zeit der Dinosaurier waren Mammutbäume über die ganze Erde verbreitet und waren in Europa auch noch häufig, als die Dinosaurier längst ausgestorben waren. Damals herrschte bei uns ein subtropisches Klima, es war viel wärmer und regnete häufiger als heute. In so einem Klima haben sich die Mammutbäume sehr wohl gefühlt. Doch noch in der Zeit des Tertiär, vor etwa 10 Millionen Jahren, verschlechterte sich das Klima. Die Winter wurden kälter, die Sommer trockener, und die Mammutbäume begannen, seltener zu werden. Die Klimaverschlechterung führte zur Eiszeit, die vor etwa einer Million Jahre begann. Mit dem Vorstoß des Gletscher-Eises von Norden zogen sich die Pflanzen und Tiere nach Süden zurück, doch das Klima war auch im Süden zu dieser Zeit insgesamt kühl und trocken. Noch weiter südlich dehnte sich die Sahara aus, auch da war kein Platz für große Bäume! So starben die meisten Vertreter der „Tertiären Flora“ aus und verschwanden wie einst die Dinosaurier.
Reste der Tertiären Flora haben sich heute noch in der südlichen und nordöstlichen Türkei und in den Gebirgen Madeiras und der Kanarischen Inseln erhalten. Die Mammutbäume Europas haben es aber leider nicht soweit geschafft. Das Klima dort ist feucht, wintermild und sommerwarm, wie wir es heute in Europa mit seinen viel kühleren Sommern und kalten Wintern nicht kennen.
In Nordamerika erging es den Pflanzen ähnlich, doch wehte im Westen Nordamerikas während der Eiszeit ein vergleichsweise warmer und feuchter Wind vom Pazifischen Ozean her. Dieser hielt das Eis weit von der Küste fern und erlaubte es den amerikanischen Mammutbäumen, an wenigen Stellen zu überleben. Es sind somit lebende Zeugen der Urzeit.
Man kann zusammenfassen, dass Mammutbäume ein wärmeres und feuchteres Klima brauchen, als wir es heute in Europa haben. Nur in menschlicher Obhut, so in einigen Parks oder Botanischen Gärten, kann man auch in Europa die Könige der Bäume besuchen. Es sind aber alles Vertreter von Arten, die heute in Nordamerika leben.

Beantwortet von Dr. Christian Berg, Forscher am Institut für Pflanzenwissenschaften der Uni Graz.

Frage: Warum ist die Erde rund?

von: Lisa, Leoni & Patrycja

Antwort: Vor ca. viereinhalb Milliarden Jahren ist eine riesige kosmische Staubwolke so groß geworden, dass sie allein durch ihre eigene Schwerkraft in sich zusammengefallen ist. Dabei ist das Material von allen Seiten her gleichmäßig nach innen, also ins Zentrum gefallen und hat aus diesem Grund eine runde Form angenommen. So ist unsere Sonne entstanden und deswegen ist sie rund.
Um das Zentrum herum sind jedoch auch Staubteilchen übrig geblieben, die in Form einer Scheibe um diese junge Sonne herum kreisten und immer wieder gegenseitig zusammenstoßen und dabei auch aufeinander kleben bleiben. Auf diese Weise entstehen nun immer größere Klumpen aus Staub. Diese sind aber alle noch nicht rund sondern zufällig geformt, je nachdem, wie die Teilchen eben zusammengestoßen sind.
Es ist ganz ähnlich dem Entstehen von Staubmäusen am Boden, wenn länger nicht gekehrt wird. Diese ganz wirr geformten kosmischen Staubmäuse werden nun immer größer, bis sie nach vielen Zehntausenden von Jahren so groß sind, dass sie plötzlich durch ihre eigene Schwerkraft in sich zusammenfallen. Dadurch werden sie nun ebenfalls rund und umkreisen die Sonne als Planeten.

Beantwortet von Associate Prof. Dr. Walter Saurer, Institut für Astro- und Teilchenphysik der Uni Innsbruck.

Frage: Stimmt es, dass ein großer Teil des menschlichen Körpers aus Bakterien besteht? Könnten wir auch ohne Bakterien leben?

von: Remya

Antwort: Liebe Remya,
Ja, es stimmt. In und auf uns leben 10 mal mehr Bakterien als es menschliche Zellen gibt. Der Großteil dieser Bakterien ist ungefährlich. Ganz im Gegenteil. Diese Bakterien helfen uns mehr Energie aus unserer Nahrung zu gewinnen. Sie verdauen für uns unverdauliche große Zucker (Ballaststoffe) in kleinere Stückchen, die wir als Nahrung nutzen können. Ohne diese Bakterien müssten wir also viel mehr essen um zu überleben.
Unter anderem besetzen gute Bakterien die gesamte Oberfläche von unserer Haut und unseres Magen-Darmtraktes und verhindern damit, dass sich Krankheitserreger einnisten können. Diese Bakterien stärken auch unser Immunsystem.

Fazit: Prinzipiell könnten wir ohne Bakterien leben, wären aber wesentlich kleiner, schwächer, ungesünder und müssten viel mehr essen. Nicht alle Bakterien sind schlecht. Der Großteil unterstützt oder schadet uns zumindest nicht. Nur ein winziger Anteil der Bakterien sind Krankheitserreger.

Beantwortet von Mina Bashir, BSc, MSc, Klinische Abteilung für Endokrinologie und Stoffwechsel der Medizinischen Universität Graz.

Frage: Wenn jedem Menschen auf der Welt gleich viel Reichtum zustehen würde, wäre das dann pro Person mehr oder weniger als der heutige europäische Mittelschichtswohlstand?

von: Nicky

Antwort: Das ist eine sehr gute, aber auch schwierige Frage, bei der ich gerne weiterhelfe.

Das Hauptproblem ist die Datenlage: Gerade bei Daten zu privaten Vermögen sind die Verfügbarkeit und Qualität von Land zu Land sehr unterschiedlich. Offizielle Statistiken gibt es in Ländern meist dann, wenn irgendeine Form von Vermögensbesteuerung vorliegt (Erbschafts-, Grund-, Vermögenssteuer), in deren Rahmen die Vermögensbestände erfasst werden oder von den Haushalten bekannt gegeben werden müssen. Liegen solche Statistiken nicht vor, so werden als zweite Möglichkeit repräsentative Befragungen verwendet. Diese haben allerdings den Nachteil, dass sehr reiche Menschen hierin selten vorkommen bzw. auch seltener auf Fragen nach ihrem Vermögen antworten. Besonders für Entwicklungsländer gibt es oft weder das eine noch das andere.

Ein zweites Problem besteht in der länderübergreifenden Vergleichbarkeit dieser Daten: Selbst wenn Daten zu Vermögen vorhanden sind, werden sie in den einzelnen Ländern auf unterschiedliche Weise erfasst. Dies erschwert die Vergleichbarkeit. Als weitere Schwierigkeit kommt hinzu, dass Preisniveaus in ärmeren Ländern niedriger sind als in reichen Ländern, weshalb das gleiche Geldvermögen in ärmeren Ländern tendenziell einen höheren materiellen Wohlstand ermöglicht als in reichen Ländern.

Dies sind, grob zusammengefasst, die Hauptprobleme, mit denen sich WissenschafterInnen hier beschäftigen müssen. Eine Arbeit von Davies, Sandström, Shorrocks und Wolff aus dem Jahr 2011* hat sich mit diesen Problemen auseinandergesetzt und hat auf diese Weise Statistiken für die globale Vermögensverteilung erstellt. Alle von ihnen verwendeten Daten beziehen sich auf das Jahr 2000, weil hier die meisten Daten verfügbar waren. Mit Vermögen ist immer das Nettovermögen (Vermögen minus Schulden) gemeint.

Diese WissenschafterInnen finden nun Folgendes: Würde man das gesamte private Vermögen dieser Welt unter allen erwachsenen Menschen gleichmäßig aufteilen, so würde jeder 44.024$ bekommen.

Wie viel ist das nun im Vergleich? Zu Österreich findet sich in der zitierten Arbeit leider nichts, allerdings zu anderen europäischen Ländern. Das Medianvermögen ist das Vermögen jenes Menschen, der genau in der Mitte der Vermögensverteilung steht (die Hälfte der Menschen hat mehr Vermögen, die andere Hälfte weniger). Dieses betrug laut dieser Studie im Jahr 2000 etwa in Deutschland 39.709$ und in Frankreich 36.975$. Somit würde also, wenn man das gesamte private Vermögen dieser Welt gleich unter allen erwachsenen Menschen aufteilen würde, jeder am Ende sogar etwas mehr Vermögen besitzen als das Medianvermögen in Deutschland oder Frankreich.

*Davies, J., Sandström, S., Shorrocks, A. und Wolff, E. N. (2011): The level and distribution of global household wealth. The Economic Journal, vol. 121(551): 223-254.

Beantwortet von Dr. Bernhard Schütz, Institut für Volkswirtschaftslehre der JKU Linz.

Frage: Ist es möglich, dass die beste Frau den besten Mann in der Leichtathletik schlägt oder ist das körperlich unmöglich?

von: Thomas

Antwort: Die Diskussion, ob Frauen die gleichen Leistungen in der Leichtathletik bringen können wird immer wieder gestellt. Grundsätzlich muss man festhalten, dass es eine Reihe von Gründen für unterschiedliche Leistungen gibt. Immer dann, wenn Muskelkraft und Körpergröße eine dominierende Rolle spielen, sind Männer durch die hormonellen Unterschiede bevorzugt. Männer sind im Schnitt größer und schwerer und haben mehr Muskelmasse. Das allein macht bereits einen wesentlichen Unterschied in leichtathletischen Leistungen aus. Im Bereich Ausdauerleistungen sieht man über die Jahrzehnte eine Annäherung der Leistungen (siehe Bild für Marathon-Ergebnisse). Die großen Unterschiede am Beginn des Beobachtungszeitraums erklären sich auch dadurch, dass Frauen bis vor gar nicht so langer Zeit von Wettkämpfen ausgeschlossen waren und der Marathon z. B. erst recht spät auch für Frauen als Wettkampfdisziplin geöffnet wurde. Bei gleicher Körpergröße und Gewicht reduzieren sich die Unterschiede vor allem im Ausdauerbereich und wie man in der Abbildung sehen kann sind die Leistungen der Frauen bereits knapp an den Männerleistungen – trotz dieser Annäherung der Leistungen (beide Gruppen trainieren gleich umfangreich und hart) ist es aus meiner Sicht unwahrscheinlich, dass die leistungsstärkste Frau den leistungsstärksten Mann in einer leichtathletischen Disziplin in absehbarer Zeit besiegen kann. Ich denke aber, dass dies nicht von Bedeutung ist, da jede Form von Spitzenleistung für Zuseher/innen begeisternd und ansteckend ist.

Abbildung zur Ausdauerleistung: http://www.scienceclip.at/pdf/GrafikAusdauerleistung_AskAScientist.pdf

Beantwortet von Univ. Prof. Mag. Dr. Peter Hofmann, FACSM, Institut für Sportwissenschaft der Uni Graz.

Frage: Ich habe einen Muskelkater und sitze jetzt vor einer Infrarotlampe. In der Schule haben wir gelernt, dass man Infrarot nicht sehen kann (Wellenlänge über 720nm). Warum kann ich das Licht der IR-Lampe doch sehr hell sehen (und es wärmt trotzdem)?

Antwort: Eine Infrarotlampe (auch Wärmelampe genannt) ist eigentlich eine ganz normale Glühlampe. Das Farbspektrum einer Glühlampe erstreckt sich über den sichtbaren Bereich (380-780 nm) und geht sogar darüber hinaus, in den sogenannten Infrarotbereich (ab 780 nm). Tatsächlich hat die Lampe ihre stärkste Lichtleistung in diesem Bereich (ca. 1000 nm), nur ist dieser für das menschliche Auge nicht sichtbar. Obwohl nicht sichtbar, dringt die Infrarotstrahlung besser in die Haut ein (ca. 4-5 mm) und führt dort zu einer Erwärmung, was wir als angenehm und entspannend empfinden.

Da aber die "normale" Glühlampe stark blendet, wird das sichtbare Licht mit einem roten Farbfilter entfernt (das bedeutet es kommt aus der Lampe nicht raus). In der Herstellung wird dieser vorwiegend an der Innenseite der Lampe angebracht und das ausgesandte Licht hat nur noch einen kleinen Rest an einer angenehmen roten Farbe. Die Infrarotstrahlung wird aber ungehindert durchgelassen.

Beantwortet von Dr. Elvis Mujagic, Universitätsassistent am Institut für Festkörperelektronik an der TU Wien.

Frage: Wie berechnet man die Gravitationskraft, mit der der Asteroid 2005YU55 einen Menschen von 50 kg anziehen würde?

von: U.

Antwort: Jeder Körper und somit auch der genannte Asteroid 2005YU55 hat eine bestimmte Masse und somit ein Gravitationsfeld (wie wohl dieses aufgrund seiner geringen Größe sehr klein ist). Und die Anziehung, die er auf einen Körper auswirkt, nimmt bekanntlich mit dem Quadrat des Abstandes zwischen Köper und Asteroid ab.

Unter der Annahme, dass der Asteroid aus einer Mixtur von Eis und Gestein besteht und beispielsweise eine Massendichte von 1500 kg/m³ sowie einen mittleren Radius von 200 m besitzt, beträgt seine Masse M etwa 5*1010 kg. Nehmen wir weiters an, dass seine Entfernung r von der Erde zum Zeitpunkt seiner maximalen Annäherung 325 000 km beträgt, so errechnet sich seine Schwerebeschleunigung auf einen (beliebigen) Körper an der Erdoberfläche mit f = G*M / r2 = 3*10-13 ms-2 und somit etwa das 3*10-14 fache der Erdbeschleunigung. (G steht hier für die Gravitationskonstante; G = 6,67*10-11 m3kg-1s-2.) Die Kraft, welche der Asteroid auf einen Körper (an der Erdoberflache) mit der Masse von 50 kg ausübt, beträgt somit zum Zeitpunkt seiner größten Annäherung an die Erde etwa 1,5*10-11 Newton.


-----------------
Anmerkung Redaktion ScienceClip.at (07.08.2014):
Vielen Dank an den/die ScienceClip.at-UserIn der/die uns mit seinem/ihrem Kommentar darauf aufmerksam gemacht hat, dass die zweite Frage, die Prof. Sünkel zu diesem Asteoriden beantwortet hat, am besten direkt hier verlinkt sein sollte:

Prof. Sünkel hat auch die Frage beantwortet, welche Gravitationskraft der Asteroid auf einen Menschen von 50 kg haben würde, wenn dieser sich direkt auf dem Asteoriden befinden würde: http://www.scienceclip.at/ask.php#q44 (bitte für einwandfreie Funktion in neuem Tab öffnen)

Beantwortet von Prof. Hans Sünkel, Rektor der TU Graz 2003 - 2011 und Forscher am Institut für Theoretische Geodäsie und Satellitengeodäsie der TU Graz.

Frage: Bezugnehmend auf das E-Mail von Prof. Hans Sünkel, Rektor der Technischen Universität Graz: Welche Gravitationskraft würde der Asteroid 2005YU55 auf einen Menschen von 50 kg ausüben, der direkt auf der Oberfläche des Satelliten steht? Würde es diesen Menschen in den Weltraum wegtreiben?

von: Ulrike N.

Antwort: Für den Fall eines sehr unregelmäßigen Körpers (wie es der genannte Asteroid ist), ist auch die Anziehungskraft an seiner Oberfläche sehr unregelmäßig und ist stark abhängig vom jeweiligen Ort seiner Oberfläche, an welcher sich die Person (bzw. ein beliebiger Körper) befindet. Eine Antwort auf die Frage für einen solchen Fall ist nur möglich, wenn die Form der Oberfläche des Asteroiden hinreichend gut bekannt ist. Jedenfalls erfordert die Bestimmung der Anziehungskraft dann die Auswertung eines dreifachen Integrals, das sich über das gesamte Volumen des Asteroiden erstreckt, wobei der sogenannte "Integralkern" (unter anderem) aus dem reziproken Quadrat des Abstandes zwischen dem Körper (der Person an der Oberfläche des Asteroiden) und dem jeweiligen Massenelement innerhalb der Oberfläche des Asteroiden besteht. Und das ist nicht ganz einfach, wie man wohl leicht versteht.

Wäre der Asteroid kugelförmig (was er nicht ist), so würde die Anziehung an seiner Oberfläche etwa 8,34 * 10-5 m s-2 betragen. Das bedeutet, dass die Erdanziehung eines Körpers an der Erdoberfläche etwa 120.000-mal so stark ist wie jene desselben Körpers auf der Oberfläche eines solchen Asteroiden.

Beantwortet von Prof. Hans Sünkel, Rektor der TU Graz 2003 - 2011 und Forscher am Institut für Theoretische Geodäsie und Satellitengeodäsie an der TU Graz.

Frage: Wenn es auf dem Mars Luft zum Atmen gäbe, würden wir auf dem Mars mehr wiegen?

von: D.P.

Antwort: Auch wenn es am Mars eine ausgedehntere Atmosphäre mit Luft zum Atmen gäbe, würde ein Mensch am Mars nicht mehr wiegen.

Das Gewicht auf einem Planeten hängt von seiner Masse (des festen Körpers) ab, die Masse der Atmosphäre ist dagegen vernachlässigbar, wie die Haut auf einem Apfel.

Beantwortet von Em. Univ.-Prof. Dr. Siegfried Josef Bauer, Institut für Physik an der Uni Graz.

Frage: Wie viele Massenaussterben gab es in der Geschichte der Erde?

von: Martin K.

Antwort: Das Entstehen aber auch das Verschwinden (Aussterben) von Arten sind normale Prozesse, die grundlegend für die Entstehung und Erhaltung der artlichen Vielfalt sind. Dem Aussterben von Organismen kommt dabei eine besondere Rolle zu, denn erst das Verschwinden von Arten ermöglicht es Anderen, die freigewordenen Ressourcen (Lebensräume, Nahrung, etc.) für sich zu erschließen. Dies stellt einen wichtigen Prozess bei der Artentstehung dar.

Generell werden zwei Arten des Aussterbens unterschieden: Hintergrund- und Massenaussterben. Hintergrundaussterben ist ein „normaler“ Vorgang – einzelne Arten verschwinden. Dagegen stellt Massenaussterben einen bedeutenden Einschnitt in der Biodiversität dar – zahlreiche Arten verschwinden geologisch betrachtet innerhalb kurzer Zeit.

In der Erdgeschichte kam es zu 5 großen Massenaussterbeereignissen:

1. am Ende des Ordoviz: endete vor ca. 443 Millionen Jahren und dauerte 3,3 bis 1,9 Millionen Jahre. Etwa 86% aller Arten starben aus. Die Ursache für diesen Verlust wird in einem kurzfristigen Wechsel von Eis- und Warmzeiten und damit zusammenhängenden transgressiven und regressiven Ereignissen (Meeresvorstöße, die zu großflächigen Überschwemmungen führten; Meeresrückzüge, die große Areale frei legten) vermutet.

2. im späten Devon: endetet vor ca. 359 Millionen Jahren und umfasst mehrere kleinere Massenaussterbeereignisse. In einem Zeitraum von 29 bis 2 Millionen Jahre verschwanden 75% aller Arten. Die Ursachen liegen vermutlich in globalen Abkühlungen, die möglicherweise mit der Entwicklung der Landpflanzen, die in sehr kurzer Zeit sehr viel CO2 aus der Atmosphäre aufnahmen zusammenhängen. In dieser Zeit kam es auch zu mehreren Impaktereignissen (Asteroideneinschlägen), deren Auswirkungen aber noch diskutiert werden.

3. am Ende des Perms: endete vor ca. 251 Millionen Jahre. Innerhalb von 2,8 Millionen bis 160000 Jahren starben etwa 96% aller Arten aus. Dies war das bisher größte Massenaussterbeereignis in der Erdgeschichte. Die Ursachen hierfür waren vermutlich vielfältig und umfassten starken Vulkanismus in Sibirien, erhöhte Schwefelwasserstoff- und CO2-Gehalte in der Atmosphäre und den Ozeanen, die zu einer Versauerung der Ozeane führten. Inwieweit Asteroideneinschläge mit zu diesem Aussterbeereignis beitrugen ist unklar.

4. am Ende der Trias: endete vor ca. 200 Millionen Jahre. Innerhalb von etwa 8,3 Millionen Jahren starben etwa 80% aller Arten aus. Ursachen hierfür waren vermutlich globale Erwärmungen und eine Versauerung der Ozeane.

5. am Ende der Kreide: endete vor ca. 65 Millionen Jahre. Innerhalb von 2,5 Millionen Jahren (oder weniger) starben ca. 76% aller Arten aus. Hierfür wird ein Impaktereignis auf der Yucatán-Halbinsel (Mexiko) verantwortlich gemacht, das eine rasche Abkühlung des Weltklimas verursachte. Aber auch andere Ursachen (z.B. Vulkanausbrüche) werden diskutiert.

Ebenfalls wird diskutiert, ob bereits das sechste, diesmal vom Menschen verursachte Massenaussterbeereignis stattfindet.

Beantwortet von Univ.-Prof. Dr. Jürgen Kriwet, Professor am Institut für Paläontologie an der Uni Wien.

Frage: Stimmt es, dass 2012 die Welt untergeht?

von: Verena

Antwort: Nein, die Welt wird 2012 nicht untergehen. Man hört im Fernsehen und im Internet zwar oft von verschiedenen Katastrophen, die uns im Jahr 2012 treffen sollen. Diese Aussagen stammen aber von Leuten, die keine Wissenschaftler sind. In Wahrheit gibt es keine Anzeichen für irgendwelche Katastrophen und auch keinen Grund, vor einem Weltuntergang Angst zu haben. Die diversen Behauptungen über den Weltuntergang stammen aus der Werbung für Kinofilme oder von Leuten, die Bücher über die - nicht stattfindenden - Katastrophen geschrieben haben und diese verkaufen möchten. Das geht natürlich einfacher, wenn die Leute Angst haben und darum wird überall davon geredet. Ich kann dir aber versichern: Keine der Behauptungen, die über den Weltuntergang im Jahr 2012 zu hören sind, ist wahr. Die Welt wird 2012 nicht untergehen.

Link: http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/weltuntergang-2012-fragen-und-antworten/

Beantwortet von Dr. Florian Freistetter, promovierte am Institut für Astronomie an der Uni Wien.

Frage: Wann wird man eine unbemannte Raumfahrt zum Mars machen?

von: Lukas

Antwort: Zum Mars sind eigentlich schon oft unbemannte Raumsonden geflogen. Mehrere unbemannte Mars-Sonden haben auch ganz tolle Bilder zur Erde geschickt.
Andere Mars-Sonden untersuchen derzeit die Oberfläche des Mars. Allerdings ist noch keine bemannte Raumsonde zum Mars geflogen. Eine solche Reise von Menschen zum Mars und wieder zurück würde auch mehrere Jahre dauern. Das ist also nicht so einfach. Darum kann es sein, dass erst um 2050 Menschen zum Mars fliegen werden. Es kann aber auch sein, dass nie ein Mensch zum Mars fliegen wird. Eine Reise zum Mars ist schließlich auch sehr teuer, und der Nutzen für die Wissenschaft ist sehr gering. Besser sind also tatsächlich unbemannte Sonden für die Reise zum Mars.

Beantwortet von PD DDr. Thomas Posch, Institut für Astronomie an der Uni Wien.

Frage: Wie viele Elemente könnte es im Periodensystem zusätzlich noch geben?

von: Shungo

Antwort: Im Jahr 2012 waren 118 Elemente bekannt (94 davon kommen in der Natur vor, 24 wurden künstlich hergestellt).

Von diesen 118 Elemente sind nur 80 stabil, das heißt nicht radioaktiv. Wenn die Atome eines Elements zu groß bzw. zu schwer sind, dann sind sie radioaktiv.

Nun zur eigentlichen Frage: Grundsätzlich könnten auch noch weitere, schwerere Elemente künstlich hergestellt werden, die aus noch größeren Atomen bestehen, allerdings wären diese so unstabil, dass sie sofort wieder zerfallen würden (und zwar so schnell, dass man gar nicht beweisen könnte, dass sie jemals entstanden waren).

Das Element mit der Nummer 109, Meitnerium (Symbol Mt) ist zum Beispiel so instabil, dass die Hälfte der Atome innerhalb von 70 Millisekunden zerfällt – dh, nach etwas mehr als einer halben Sekunde ist nichts mehr davon übrig.

Beantwortet von Prof. Dr. Renate Dworczak, Chemikerin & Vizerektorin für Personal, Personalentwicklung und Gleichstellung der Uni Graz.

Frage: Kann man bei Gamma-Strahlung wirklich mutieren?

von: Martin

Antwort: Gamma-Strahlen sind energiereiche Lichtstrahlen, die wir nicht sehen können. Ihre Wellenlänge liegt nicht in dem Bereich, wo unsere Augen empfindlich sind, sondern mindestens tausendmal höher. In der Physik gilt: je höher die Energie, umso kürzer die Wellenlänge.

Diese hochenergetischen Strahlen können Elektronen aus der Atomhülle von Substanzen in unserem Körper herausschlagen.
Im ungünstigen Fall verändern sie dadurch die Stränge der DNS, also derjenigen Bestandteile der Zelle, in denen die Information zur Vervielfältigung der Zelle verschlüsselt ist. Dann kann in der Folge eine "mutierte" Zelle entstehen.
Kann, muss nicht. Unsere Zellen haben nämlich eine Reihe von Möglichkeiten, solche Defekte wieder zu reparieren.
Aber manchmal klappt das eben nicht, und manchmal stirbt dann die mutierte Zelle nicht ab, sondern vermehrt sich ungebremst. Dann entwickelt sich zum Beispiel ein Krebstumor. Wenn die Samen- oder Eizellen geschädigt werden, kann es zur Geburt von Kindern mit körperlichen oder geistigen Schädigungen kommen.

"Wir" als Gesamtmensch mutieren in dem Moment natürlich nicht.
Aber die Nachkommen können eine durch Mutation entstandene Eigenschaft haben, die meistens schlecht ist, manchmal aber auch zum Guten ausschlägt.
Schrittweise kleine Mutationen haben über Jahrmillionen zu Entwicklung von höheren Lebenwesen und auch zum Menschen beigetragen. Die Ursachen dieser Mutationen kann radioaktive Strahlung, wie z.B. Gamma-Strahlen sein, chemische Einflüsse oder schlicht und einfach, dass der Körper nicht perfekt ist und "selbst" Fehler bei der Zellvervielfältigung macht.

Also nochmal: "man" mutiert nicht, sondern einzelne Zellen tun das.

Dr. Christian Spiering, Physiker am Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY.

Frage: Brauchen wir unseren Mond überhaupt?

von: Max

Antwort: Ob der Mond für die Entstehung des Lebens wichtig war ist umstritten, und die meisten Wissenschaftler denken nicht.

Für die Menschen, also uns, ist er aber wichtig, da er die Erdachse stabilisiert - also die Achse durch die Pole, um die sich die Erde dreht.

Ohne Mond würde diese Achse nicht wirklich stabil sein und die Pole könnten sich verschieben, was bedeuten kann, dass das Gebiet, welches heute die Arktis ist, sich in unsere Breiten bewegen könnte und Europa in Richtung Afrika. So etwas würde langsam stattfinden, aber große Klimaprobleme für die Menschen verursachen, vielleicht auch Chaos, Völkerwanderungen, Kriege, etc. Fruchtbare Gebiete könnten zu Wüste und Wüsten mit Regen beglückt werden.

Dass es so etwas geben würde, wissen wir von unserem Nachbarplaneten Mars, der nur zwei kleine Monde hat, die seine Achse nicht stabilisieren und der Planet aus diesem Grund nach einigen hunderttausend Jahren solche Polverschiebungen durchmacht. Hier gibt es geologische Beweise.

Aus diesem Grund ist der Mond auch sehr wichtig für uns.

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Anmerkung Redaktion ScienceClip.at (25.02.2014): Für alle, die noch mehr zu diesem Thema erfahren möchten - auf spektrum.de gibt es einen sehr interessanten Artikel zu einer ähnlichen Frage: http://www.spektrum.de/frage/was-passiert-wenn-der-mond-ploetzlich-verschwindet/1223162

Beantwortet von Dr. Helmut Lammer, Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW).

Frage: Wieso gibt es keine Menschenaffen in Südamerika?

von: Thomas

Antwort: Die in Süd- und Mittelamerika beheimateten Neuweltaffen stammen von Altweltaffen ab, die vor ca. 30 Mio. Jahren nach Südamerika gelangt sind. Das war lange bevor es Menschenaffen gab, diese tauchten erst vor ca. 25 Mio. Jahren in der Alten Welt auf.
Vor ca. 30 Mio. Jahren waren der Afrikanische und der Südamerikanische Kontinent noch nicht so weit voneinander entfernt (ca. 500 km) wie heute, sodass die Vorfahren der heutigen Neuweltaffen über Landbrücken bzw. Inselketten (heute mittelatlantischer Rücken) oder eventuell auf schwimmenden Pflanzenteilen nach Südamerika gelangen konnten. Auch eine Besiedlung über die damals bewaldete und mit Südamerika verbundene Antarktis wird diskutiert. Bis vor ca. 20 Mio. Jahren waren auch der nord- und südamerikanische Kontinent voneinander getrennt. Die Neuweltaffen haben somit in Südamerika eine von der Alten Welt unabhängigen Evolution durchlaufen, die einige Spezialisierungen z.B. unter den Krallenäffchen, hervorgebracht haben.

Beantwortet von Dr. Cornelia Franz-Schaider, Institut für Zoologie an der Uni Graz.

Frage: Könnten sich aus anderen Tiergruppen (z.B. Wale, andere Verzweigungen der Primaten wie Neuweltaffen) irgendwann Lebensformen auf der Erde entwickeln, die eine ähnlich hohe Intelligenz wie der Mensch haben?

von: Nicholas

Antwort: Die Frage ist nicht ganz einfach zu beantworten. Aus evolutiver Sicht ist dies sicherlich möglich. Es ist wenig verständlich, warum sich nur ein einziges Mal hochintelligente Lebewesen entwickeln sollten. Evolution ist kein gerichteter Prozess sondern hat sehr viel mit Anpassung an gegebene Verhältnisse und Auslese zu tun. Evolution hat aber auch viel mit Zufall zu tun, mit zufälligen Veränderungen im Genotyp (Mikroevolution). Die Entstehung der Intelligenz bei Menschen steht sicherlich in engem Zusammenhang mit der kulturellen Evolution einschließlich der Fähigkeit, sich zu artikulieren (für letzteres waren Modifikationen im Kehlkopfbereich ausschlaggebend).
Die Frage bleibt, ob der Mensch mit seiner Intelligenz tatsächlich die "Krone der Schöpfung", oder nicht vielleicht doch inzwischen ein Auslaufmodell der Evolution ist?

Beantwortet von Univ.-Prof. Dr. Jürgen Kriwet, Institut für Paläontologie an der Uni Wien.

Frage: Gibt es eine Möglichkeit, auf dem Mond (oder dem Mars) zu leben und dort Siedlungen zu errichten?

von: Alexandra, Michel, Andreas, Daniel, Kristina, Ana

Antwort: Gegenwärtig nicht, aber es werden solche Pläne von den großen Raumfahrtnationen (USA, China, Europa, Russland) verfolgt und in der ferneren Zukunft geplant.
So haben die Chinesen Pläne, den Mond für Mineralienabbau zu nützen. Dazu möchte man zuerst zum Mond fliegen, danach landen und mit dem Bau einer Mondstation zu beginnen. Eine solche Mondbasis soll dann ausgebaut und erweitert werden, damit man Bodenschätze und Mineralien abbauen kann.
Die USA haben ebenfalls Pläne, den Mond wieder zu erforschen und eine Basis zu errichten. Im Weiteren sind auch Flüge von Menschen zum Mars angedacht. In diesem Fall beginnen auch private Firmen ein Interesse zu zeigen. An interessierten Menschen die bei einer Marsexpedition mitmachen wollen mangelt es nicht, auch wenn es ein lebensgefährliches und kostspieliges Unterfangen ist. Zum Mars möchte man eher aus wissenschaftlichem Interesse, wo hingegen beim Mond und bei Mondbasen auch wirtschaftliche Interessen eine Rolle spielen. Wenn es einmal Basen mit lebenserhaltenden Systemen gibt, dann kann man davon ausgehen, dass Menschen permanent dort leben könnten.

Ich persönlich glaube, dass bemannte Flüge zum Mond oder Mars nicht in den kommenden 10 bis 30 Jahren durchgeführt werden. Zum Mond zuerst, aber bei Flügen zum Mars ist man sehr durch Strahlung von der Sonne belastet. Wenn man schließlich auf dem Planeten gelandet ist, muss man eine Basis und lebenserhaltende Systeme (Energiegewinnung, etc.) schaffen. Aus diesem Grund denke ich, dass diese Systeme zuerst am Mond getestet werden und später am Mars.

Beantwortet von Dr. Helmut Lammer, Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW).

Frage: Wie ist Radioaktivität entstanden?

von: Christine

Antwort: Radioaktivität ist zusammen mit den Atomkernen unserer chemischen Elemente entstanden.
Wieso?
Unter Radioaktivität versteht man drei unterschiedliche Arten von Strahlung, die von den Kernen bestimmter Atome ausgesendet werden. Der Begriff der Strahlung ist durchaus unseren Alltagsvorstellungen entnommen: die Sonne strahlt uns Licht und Wärme zu, die Sterne strahlen, indem sie uns ihr Licht zusenden. So senden Atomkerne Teilchen oder elektrische Energie aus: sie strahlen.

α-Strahlung: Sie besteht aus zwei Protonen und zwei Neutronen. Die Protonen sind die elektrisch positiv geladenen Teilchen im Atomkern, die Neutronen sind ihre elektrisch neutralen, fast gleich schweren Geschwister. In einer Tabelle für die chemischen Elemente sieht man, dass das α-Teilchen der Kern eines Heliumatoms ist.

β-Strahlung: Sie besteht aus Elektronen. Ihre positiv geladenen Zwillinge, die Positronen, spielen in diesem Zusammenhang keine so wichtige Rolle.

ϒ-Strahlung: Sie ist eine elektromagnetische Strahlung wie die Röntgenstrahlung, nur viel energiereicher.

Es hilft zum besseren Verständnis, wenn man die folgende Bezeichnungsweise verwendet: Atomkerne, die die gleiche Zahl von Protonen haben, aber sich in der Zahl der Neutronen unterscheiden, nennt man Isotope eines chemischen Elements: das α-Teilchen ist also ein Heliumisotop.

α- und β-Strahlung wandeln den strahlenden Kern in den Kern eines anderen Elementes um. Allen drei Strahlungsarten ist gemeinsam, dass der Zeitpunkt, wann der Strahlungsprozess einsetzt, zwar nicht fix ist, der Prozess aber in seinem mittleren Verhalten eindeutig beschrieben werden kann: da gibt es also Isotope eines Elementes, die nur hin und wieder ein Teilchen aussenden. Daher dauert es sehr lange, bis sich alle umgewandelt haben. Isotope anderer Elemente haben es sehr eilig, sich um zu wandeln, und sind daher sehr kurzlebig.

Wie die verschiedenen Isotope der chemischen Elemente und die chemischen Element selbst entstanden sind, versuchen die Astro-Kernphysiker herauszufinden. Man nennt dieses Forschungsgebiet auch Kosmochemie. Im Laufe der Entwicklung hat uns die Natur zu verschiedenen chemischen Elementen auch Isotope mit radioaktiven Strahlungseigenschaften geliefert. Sie bilden den größten Teil der sogenannten natürlichen Radioaktivität, der uns einfach mit der Entstehung der Welt mit ins Haus geliefert wurde.

Mit den heutigen technischen Mitteln kann der Mensch allerdings auch Radioaktivität erzeugen.
Man kann Atomkerne zu Umwandlungen zwingen (Kernreaktionen, z.B. Kernspaltung). Dabei können Isotope von Elementen entstehen, die es vorher in der Natur nicht gab, und die radioaktive Eigenschaften aufweisen. Man spricht dann von künstlich erzeugter Radioaktivität. In Kernkraftwerken passiert das in großem Ausmaß. Wenn durch einen Fehler die so erzeugten radioaktiven Isotope in die Umwelt gelangen, verhalten sie sich wie die nicht aktiven Isotope des gleichen chemischen Elementes und können sehr gefährlich werden (Tschernobyl, Fukushima).
Es gibt aber auch Anwendungen in der Medizin, die der Röntgenstrahlung ähnlich zur Diagnostik oder Heilung von Krankheiten dienen. Auch Technik und Forschung haben durch kluge Handhabung Nutzen davon. Für diese Art der Radioaktivität war der Erzeuger der Mensch mit Hilfe von gezielt eingesetzten Kernreaktionen.

Beantwortet von Dr. Norbert Pucker, Univ.-Prof. i.R. (Institut für Physik der Uni Graz).

Frage: Warum entsteht ein Regenbogen wenn es regnet und gleichzeitig die Sonne scheint?

von: Emrah

Antwort: Lieber Emrah,

zuerst einmal muss ich dir sagen, dass ich Regenbögen wunderschön finde. Vor kurzem bin ich auf der Autobahn auf einen riesigen, grell leuchtenden Regenbogen zugefahren und habe mich an ihm kaum satt sehen können.

Ein Regenbogen entsteht, weil die Sonnenstrahlen durch die Wassertröpfchen des Regens abgelenkt werden. Lichtstrahlen ändern ihre Richtung, wenn sie von Luft in Wasser eintreten, oder umgekehrt von Wasser in Luft. In der Physik sagen wir, dass Lichtstrahlen an der Wasseroberfläche gebrochen werden. Diese Brechung kennst du vielleicht aus dem Schwimmbad, wenn du in einem seichten Becken stehst und deine Beine so seltsam verkürzt aussehen. Der Grund für die Verkürzung ist, dass das Licht von deinen Beinen nicht direkt zum Auge gelangt, sondern an der Wasseroberfläche seine Richtung ändert.

Beim Regenbogen ändern Lichtstrahlen in einem Regentropfen ihre Richtung gleich drei Mal. Ich habe dir unten zwei Bilder angehängt, damit du dir das besser vorstellen kannst. Ein Regenbogen entsteht dann, wenn die Sonne in deinem Rücken steht und die Regenfront vor dir. Manche der Sonnenstrahlen treten in den Regentropfen ein, werden gebrochen, und treffen auf der Hinterseite des Tropfens so auf, dass sie nicht wieder austreten können sondern wie bei einem Spiegel zurückreflektiert werden. In der Physik nennen wir das „Totalreflexion“. Danach treten die Sonnenstrahlen auf derselben Seite des Tropfens aus, auf der sie eingetreten sind, allerdings in umgekehrter und leicht veränderter Richtung, und gelangen schließlich zu deinem Auge. Die Richtungsänderung zwischen ein- und austretendem Strahl ist übrigens für unterschiedliche Farben unterschiedlich – dadurch wird das Sonnenlicht in seine verschiedenen Elementarfarben aufgespaltet, was dem Regenbogen seinen schönen Farbverlauf gibt.

Neben dem Teil der Sonnenstrahlen, die sich so verhalten, wie oben geschildert, gibt es einen weiteren Teil, der durch den Tropfen hindurchgeht (schließlich gibt es auch noch bei Regen tagsüber ein Umgebungslicht) oder mehrfach im Tropfen reflektiert werden. Wenn ein Strahl zwei Mal im Inneren reflektiert wird, tritt er wieder an der Vorderseite aus, allerdings mit einer etwas anderen Richtung als der sogenannte Primärstrahl, den ich dir oben beschrieben habe. Aus solchen Strahlen entsteht der zweite Regenbogen, den man manchmal außerhalb des ersten Bogens sieht. Wenn du das nächste Mal zwei Regenbögen siehst, achte doch einmal darauf, dass der Verlauf von Rot nach Blau bei den beiden Bögen genau verkehrt herum ist (der innere geht von Rot nach Blau, der äußere von Blau nach Rot). Die Umkehrung entsteht übrigens genau durch diese zweite Reflexion im Inneren des Tropfens.

Tipp: Wenn du mutig bist, kannst du dir noch folgende Frage überlegen: Im Bild mit dem Regentropfen siehst du, dass bei einer einfachen Reflexion das rote Licht am stärksten nach unten abgelenkt wird. Andererseits ist der Regenbogen außen rot und innen blau (suche dir ein Bild von einem Regenbogen, um das genau zu sehen). Findest du eine Erklärung, weshalb das so ist?

Bild 1: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rainbow1.png
Bild 2: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:RegbogRotBlau.svg&filetimestamp=20110629215546&

Beantwortet von Ao. Univ.-Prof. Mag. Dr. Ulrich Hohenester, Institut für Physik der Uni Graz.

Frage: Wie ist das Leben auf der Erde entstanden?

von: Michelle

Antwort: Liebe Michelle,

auf Deine Frage "Wie ist das Leben auf der Erde entstanden?” gibt es mehrere Antworten:

Zum einen wissen wir, dass alle großen Lebewesen (Tiere wie auch Pflanzen) aus vielen, vielen Zellen bestehen, ihre Vorfahren aber nur aus einer Zelle bestanden. Die vielzelligen Lebewesen sind also aus einzelligen Lebewesen entstanden, indem sich die Zellen nach ihrer Teilung entweder nicht voneinander getrennt haben oder sich unabhängige Zellen immer mehr aneinander gelagert haben. Diese Vorgänge sind von den Forschern ziemlich gut untersucht und grundsätzlich verstehbar.

Viel schwieriger ist aber die Frage zu beantworten: woher kamen die ersten Zellen? Dazu muß man überlegen, dass die Zellen der Tiere und Pflanzen aus einzelnen Bestandteilen bestehen, zB der Zellwand, und dem Zellkern, und kleinen Organen im Inneren der Zelle. Alle diese Bestandteile von lebenden Zellen müssen schon vor dem Entstehen der Zellen vorhanden gewesen sein und sich irgendwie zu Zellen zusammen gesetzt haben. Man glaubt, dass im Wasser der Meere zuerst kleine, kugelige Zellwände entstanden sind und diese dann die anderen Bestandteile sozusagen “eingefangen” haben. Solche Vorgänge können die Forscher mit Computern untersuchen.

Nun kommt aber der schwierigste Teil Deiner Frage: woher kamen nämlich die einzelnen chemischen Bestandteile (große Moleküle), die im Wasser herumgeschwommen sind und aus denen sich dann die Zellteile zusammengesetzt haben? Hier gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten: Entweder sie sind hier auf der Erde entstanden, oder sie sind in anderen Regionen des Weltalls entstanden und wurden durch Meteore auf die Erde gebracht. Über beide Möglichkeiten weiss man noch nicht sehr viel, denn all dies hat vor mehreren Milliarden Jahren stattgefunden.

Du siehst, es bleibt noch einiges zu erforschen, um die Entstehung des Lebens auf der Erde genau zu verstehen!

Mit herzlichen Grüßen,
Gerd Müller

Beantwortet von Univ.Prof. DDr. Gerd Müller, Department für Theoretische Biologie der Uni Wien.

Frage: Wird es mit der fortschreitenden medizinischen Entwicklung in Zukunft möglich sein, fehlerhafte Organe und große Verletzungen einfach zu heilen, sodass z.B. eine abgetrennte Hand vom Körper eigenständig nachgebildet wird?

von: Thomas

Antwort: Es ist heute möglich, verschiedene Gewebetypen im Labor zu züchten, um Schäden an Organen zu beheben und Verletzungen zu heilen.
Dabei sind jedoch Größe und Schwere der Verletzung ein limitierender Faktor.

Mit der Implantation des im Labor gezüchteten Gewebes beginnt beim Patienten eine kritische Phase, die bisher in vielen Fällen zu einem Absterben des gezüchteten Gewebes von innen her geführt hat.
Je sensibler die Gewebe, desto schwieriger wird ihre Transplantation, da eine schnelle Versorgung des Implantates mit Nährstoffen und Sauerstoff über das Gefäßsystem benötigt wird.

Die Entwicklung in diesem Forschungsgebiet braucht nach wie vor viel Geduld und auch etwas Glück. Schließlich geht es auch um Langzeiterfahrungen, die derzeit noch völlig fehlen.
Die Möglichkeit, dass in Zukunft abgetrennte Hände vom Körper nachgebildet werden, wird es aus heutiger Sicht leider auch in Zukunft nicht geben.

Beantwortet von Ao.Univ.Prof.Mag.Dr. Karin Macfelda, Department für Biomedizinische Forschung der Medizinischen Universität Wien.

Frage: Warum schäumt ein Schaumbad?

von: Olivia/Christine L.

Antwort: Seifenmoleküle bestehen aus einem hydrophilen (Wasser liebenden) und einem lipophilen (Fett liebenden) Teil. Das erklärt einerseits die Reinigungseigenschaften (Lösen von Fett), andererseits wird dadurch auch die Oberflächenspannung des Wassers verringert: An der Wasseroberfläche ordnen sich die Moleküle so an, dass der hydrophile Teil ins Wasser und der lipophile Teil in die Luft schaut. Bei dünnen Wasserfilmen (Seifenblase) passiert das Gleiche, allerdings in zwei Richtungen – ins Seifenblaseninnere und nach außen. Die Seifenblasen selbst werden so stabilisiert. Und Schaum ist nichts anderes als eine große Menge an Blasen.

Beantwortet von Dipl.-Ing. Benedikt Nowak, Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften an der TU Wien.

Frage: Warum rutscht man auf Eis aus? Stimmt es, dass es mit dem Druck, den man auf das Eis ausübt, zusammenhängt?

von: Peter H.

Antwort: Gemäß dem Phasendiagramm von Wasser (eine Kurve, welche den Zustand von Wasser - fest-flüssig-gasförmig - in Abhängigkeit von Druck und Temperatur darstellt) schmilzt Eis mit zunehmendem Druck auch unter 0°C; jedoch bräuchte es schon sehr großen Druck, um Eis knapp unter 0°C zu verflüssigen; diese Erklärung könnte bestenfalls für das Eislaufen gelten, wo ein entsprechend großer Druck durch die kleine Fläche der Kufen entsteht, sodass man auf einem dünnen Flüssigkeitsfilm und nicht auf festem Eis dahingleitet. Ohne Kufen ist der Druck, den wir durch Gehen auf Eis ausüben, sicher zu gering.

Festes Wasser ist immer mit einem Flüssigkeitsfilm auf seiner Oberfläche begleitet, genauso wie flüssiges Wasser immer Wasserdampf über seiner Oberfläche bildet; mit steigender Temperatur wird der Wasserdampfdruck größer, mit fallender Temperatur kleiner, daher haben wir im Sommer auch wesentlich höhere Luftfeuchtigkeit.

Nun wird dieser Wasserfilm immer dünner, je tiefer die Temperatur ist, daher besteht auf Eisflächen bei sehr niedrigen Temperaturen (unter -20°C) kaum mehr Rutschgefahr.

Beantwortet von Ao. Univ.-Prof. Dr. phil. Norbert Klempier, Professor am Institut für Organische Chemie an der TU Graz.

Frage: Warum wird Maisstärke mit Wasser vermengt zu einem Brei bei Bewegung fest? Gibt es noch andere solcher Experimente?

von: Benedict A.

Antwort: Newtonsche Fluide sind dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität bei Scherspannungsänderungen konstant bleibt, z.B.: Luft oder Wasser. Bei Nicht-Newtonschen Fluiden ist dies nicht der Fall, d.h. abhängig von - vereinfacht - der Geschwindigkeit der Bewegung ändert sich die Viskosität. Bei Stärke-Wasser-Mischungen führt dies dazu, dass sich das Fluid bei langsamer Bewegung (z.B.: Umrühren) "flüssig", bei schnellen Bewegungen (z.B.: Mixen, darüberlaufen) jedoch wie ein Feststoff verhält.

Beantwortet von Dipl.-Ing. Benedikt Nowak, Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften an der TU Wien.

Frage: Wieso reagiert Natrium so stark mit Wasser?

von: Martin K.

Antwort: Natrium ist ein sehr unedles Metall. Dies ergibt sich aus der Stellung im Periodensystem der chemischen Elemente. Natrium steht in der ersten Hauptgruppe, ist also ein Alkalimetall.

Atome und Ionen sind in der Edelgas-Konfiguration (mit 8 Aussenelektronen) am stabilsten. Die Alkalimetalle erreichen dies durch Abgabe eines Elektrons. Die Ionisierungsenergie ist bei diesen Elementen sehr gering und sie besitzen sehr kleine Elektronegativitäten.

Die Natriumatome haben eine große Tendenz, Elektronen abzugeben, wobei sie oxidiert werden. Als Oxidationsmittel kann auch Wasser dienen (wobei die Hydronium-Ionen im Wasser reagieren). H+-Ionen werden dabei zu elementarem Wasserstoff (H2) reduziert, Natrium zu Na+-Ionen oxidiert. Das Metall löst sich auf. Da sich auf der Metalloberfläche keine schützende Oxidschicht bilden kann (wie z.B. bei Aluminium), läuft die Reaktion vollständig ab.

Die Redox-Reaktion (also die Kombination aus einem Reduktions- und einem Oxidationsprozess) ist stark exotherm, es wird also viel Energie in Form von Wärme frei.

Dr. Axel Schunk hat diese Frage ebenfalls bereits für die Initiavte "Wissenschaft im Dialog" beantwortet. Link: www.wissenschaft-im-dialog.de

Beantwortet von Dr. Axel Schunk, Computer-Chemie-Centrum an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg.

Frage: Warum überträgt bei einem Pendel mit mehreren Kugeln immer eine ihre Kraft auf die nächste?

von: David

Antwort: Die Kugeln eines Kugelstoßpendels sind meist identisch, die Fäden gleich lang und in gleicher Höhe aufgehängt. Das bedeutet, die einzelnen Kugeln bilden einzelne Pendel mit gleicher Masse und Pendellänge.

Wird nun eine äußere Kugel gegen die anderen "gestoßen", so nimmt die nächste ruhende Kugel den Impuls der aufprallenden Kugel auf und gibt ihn an die rechts daneben liegende Kugel ab, jene dann an die rechts daneben liegende und so weiter. Die am weitesten rechts liegende Kugel kann allerdings keinen Impuls mehr weitergeben und wird abgestoßen. Wenn die abgestoßene Kugel dann zurück pendelt und ihrerseits aufprallt, stößt sie die äußerste Kugel auf der anderen Seite wieder ab – das System „schwingt“. Dabei handelt es sich um elastische Stöße, bei denen die kinetische Energie und der Impuls erhalten bleiben.

Redaktion ScienceClip.at

Frage: Warum gibt es eine Stichflamme, wenn ich mit Schnee eine schon länger brennende Flamme bei einem Teelicht lösche (Wachs schon flüssig)? Ist das so, wie brennendes Öl oder Fett mit Wasser löschen?

von: Alexander

Antwort: In diesem Falle ist es so wie mit Wasser in heißem Öl: Die Wassertröpfchen (Schnee, der in der Flamme bzw. im heißen Wachs sofort schmilzt) verdampfen im heißen Wachs schlagartig, der Wasserdampf seinerseits reißt heißes Wachs mit in die Flamme hoch, welches durch die gute und feine Verteilung stichflammenförmig verbrennt.

Beantwortet von Ao. Univ.-Prof. Dr. phil. Norbert Klempier, Professor am Institut für Organische Chemie an der TU Graz.

Frage: Was passiert mit dem "weiß" des Schnees, wenn er schmilzt?

von: Martin

Antwort: Gefroren haben die Wassermoleküle eine feste Kristallstruktur, die Licht stark und gleichmäßig reflektiert = weiße Farbe. Wenn der Schnee schmilzt, wird die Kristallstruktur aufgelöst, und die Moleküle können sich frei umherbewegen. Dadurch wird nur wenig Licht reflektiert, sondern das Meiste kann hindurchgehen = durchsichtig.

Prof. Dr. Ulrich Strasser, Institut für Geographie und Raumforschung an der Uni Graz.

Frage: Bei Bahnsteiguhren hält der Sekundenzeiger wenn er zur 12 kommt inne, warum?

Antwort: Dieses Phänomen tritt dann auf, wenn es sich bei den Bahnsteiguhren um sogenannte Minutensprunguhren handelt. Bei diesen Uhren bewegt sich der Minutenzeiger nicht kontinuierlich voran, sondern springt alle 60 Sekunden um einen Minutenstrich weiter. Bei Bahnhöfen (und anderen großen Gebäuden mit vielen Uhren) wird dieser Impuls zum Weiterspringen des Minutenzeigers von einer zentralen Hauptuhr vorgegeben, damit alle Uhren exakt gleich gehen.
Der Sekundenzeiger wird aber oft unabhängig von der Hauptuhr an jeder einzelnen Uhr mit einem extra Motor (in der Uhr) betrieben. Die Sekundenzeiger werden gebraucht, da man sonst bei Minutensprunguhren nicht sehen kann, wie weit die jeweilige Minute schon vorangeschritten ist. Damit auch der Sekundenzeiger bei allen Uhren möglichst synchron läuft, ist der Motor so eingestellt, dass der Zeiger für eine komplette Umdrehung etwas weniger als 60 Sekunden braucht. Er stoppt kurz bei der Zahl 12 und startet erst mit dem nächsten Minutenimpuls der Hauptuhr – gleichzeitig mit allen anderen Sekundenzeigern des Bahnhofs – in die nächste Runde.

Redaktion ScienceClip.at

Frage: Wie funktionieren Roboter? Die elektronischen Rasenmäh-Roboter, die von selber mähen, wie erkennen die, wo das Gras gemäht werden muss?

von: Laurina

Antwort: Eigentlich ist es ein alter Traum der Menschheit intelligente Maschinen wie z.B. Roboter zu entwickeln. Die Intelligenz der derzeit vorhandenen Roboter entspricht aber denen eines 3 bis 5-jährigen Kindes – kurz gesagt sie sind noch nicht sehr intelligent. Speziell die von Dir angesprochenen Rasenmäh-Roboter besitzen überhaupt keine Intelligenz. Sie erkennen daher auch nicht wo Gras gemäht werden sollte. Derzeit muss man ihnen mittels eines eingegrabenen Drahtes sagen, wo die Grenzen der Rasenfläche sind. Sie fahren dann diese Fläche nach einem vorgegebenen Programm ab. Das Gras sollte nicht höher als 5 cm sein. Ihre Intelligenz besteht ausschließlich darin, dass sie wenn die Batterieladung einen Minimalwert – meistens 5% - erreicht sich selbsttätig zu einer Steckdose (Docking Station) bewegen und dort ungefähr 2 Stunden bleiben bis sie wieder einsatzfähig sind.

Beantwortet von em. o.Univ.Prof. Dr. Dr.hc.mult. Peter Kopacek, Bereich Intelligente Handhabungsgeräte und Robotertechnik, TU Wien.

Frage: Stimmt es, dass wenn man ein Blatt Papier 50 Mal in der Mitte faltet, dass es dann zum Mond reicht?

von: Marcel

Antwort: In gewissem Sinne stimmt es, in gewissem Sinne nicht.
Einerseits kann man ein Blatt Papier nicht 50 Mal in der Mitte falten, es wird sehr schnell zu dick, das kann man selber ausprobieren.

Nun können wir uns vorstellen, dass das Papier in der Mitte halbiert wird (geschnitten) und dann die beiden Hälften aufeinandergelegt werden. Das könnte man 50 mal tun. Jedes Mal verdoppelt sich dabei die Dicke. Das heißt, dass man die Dicke des Papiers mal 2 rechnet, dann nochmals mal 2, dann wieder mal 2, etc., insgesamt 50 Mal.
Wenn das Papier eine übliche Dicke hat, etwa 0.1mm, so ist das Resultat ein "Stapel" der Dicke 0.1mm mal (2^50) (in Worten: 0.1 mal 2 hoch 50). Die Zahl 2^50 ist riesig, das ist (man kann "calculator" in google benutzen): 1.1258999 mal 10^15 ist das, anders gesagt, etwas mehr als eine 1 mit 15 Nullen dran. Das gibt also 0.1 mal 1.125899 mal 10^15 Millimeter. Das kann man umrechnen auf Zentimeter (eine 1 mit 13 Nullen), Meter (eine 1 mit 11 Nullen), Kilometer: ca. eine 1 mit 8 Nullen. Also ca. 100 Millionen Kilometer (oder 125.8999 Millionen Kilometer) ist die Dicke des Resultats.

Das ist weiter als die Entfernung der Erde vom Mond, es ist fast die Entfernung der Erde von der Sonne (149.6 Mio Km ist die mittlere Entfernung der Sonne von der Erde): Die Entfernung des Mondes von der Erde ist um 370'000 Km.

Damit könnte man sagen: ja, es stimmt.

Nun bleibt die Frage, wie groß denn die Fläche des Papiers am Ende ist. Ein A4-Papier ist ca. 623 Quadratzentimeter groß. Die Fläche wird nun in jedem Schritt halbiert. D.h. man müsste 623 durch 2^50 teilen. Das gibt ca. 5.5 mal 10 hoch -13 Quadratzentimeter, eine extrem kleine Zahl. Das ist ca. 1/2 Pikometer (im Quadrat) und damit kleiner als ein Atom (Durchmesser eines Atoms kann bei einigen 10 hoch -10 Metern sein).

D.h. diese große Dicke (die ja ca. 100 Millionen Kilometer ist) steht gegenüber einer winzigen Fläche, einer Fläche, die kleiner als ein Atom ist. Und daher wäre wohl die Antwort vielleicht doch eher: es stimmt, aber…

Beantwortet von Univ.Prof. Dr. Karin Baur mit Unterstützung von Mark Parsons, PhD und Dipl.-Math. Jernej Pribosek, Institut für Mathematik und wissenschaftliches Rechnen der Uni Graz.

Frage: Warum sind Wiesen und Blätter grün?

von: Denise

Antwort: Liebe Denise!

Danke für deine Frage: „Warum sind Wiesen und Blätter grün?“
Zuerst müssen wir uns mit der Frage beschäftigen, wie dein/unser Farbeindruck überhaupt entsteht. Wie du sicherlich weißt, kann man ohne Licht keine Farben erkennen, alles erscheint fahl (und bei absoluter Dunkelheit schwarz). So wird dein Lieblings-T-Shirt bei Nacht kaum so schön ausschauen wie im hellen Sonnenlicht. Die Voraussetzung für Farben ist also das Licht. Das Sonnenlicht erscheint weiß. In Wirklichkeit setzt es sich aber aus den Farben Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau und Violett, den sogenannten Spektralfarben zusammen. Soweit also die Farben des Sonnenlichtes. Aber dein T-Shirt kann ja jetzt nicht von selbst leuchten (auch wenn eine Sonne drauf wäre :-) ), warum hat es nun diese Farbe? Der Grund ist folgender: Ein Teil des Sonnenlichtes wird von deinem T-Shirt aufgenommen (absorbiert), der andere Teil des Lichtes von ihm zurückgeworfen (reflektiert). Die Lichtstrahlen, die vom T-Shirt zurückgeworfen werden, gelangen in dein Auge und du nimmst die entsprechende Farbe wahr; z. B. ein rotes T-Shirt nimmt alle Farben des Sonnenlichtes auf, bis auf die Farbe Rot. Welche Lichtstrahlen jetzt von deinem T-Shirt aufgenommen oder zurückgeworfen werden und so in dein Auge gelangen, hängt davon ab, mit welchem Farbstoff das T-Shirt zuvor behandelt wurde, denn dieser ist für die Absorption bzw. Reflexion des Sonnenlichtes verantwortlich.
Jetzt aber endlich zu deiner Frage, warum Wiesen und Blätter grün sind.
Wie du vielleicht schon einmal im Bio-Unterricht gehört hast, können Pflanzen aus Wasser und Kohlendioxid Zucker (Glukose) produzieren, diesen Vorgang nennt man Fotosynthese. Den Zucker (Glukose) braucht die Pflanze um wachsen zu können und um Früchte und Samen auszubilden. Für den Prozess der Fotosynthese benötigt sie aber Energie. Diese Energie bekommt die Pflanze von der Sonne über das Sonnenlicht. Ähnlich wie dein T-Shirt haben nun auch die Blätter der Pflanzen Farbstoffe, die einen Teil des Sonnenlichtes aufnehmen (absorbieren) und den anderen zurückwerfen (reflektieren). Den wichtigsten Farbstoff der Blätter nennt man Blattgrün oder Chlorophyll.
Das Chlorophyll nimmt einen Teil der Sonnenenergie in Form von Licht auf und stellt sie den Blättern für die Produktion von Zucker (Glukose) zur Verfügung. Der übrige Teil wird zurückgeworfen. Wie du ja schon weißt, besteht das Licht aus Spektralfarben. Das Chlorophyll nimmt nun nahezu das gesamte Sonnenlicht auf, abgesehen von, naja, jetzt weißt du es sicher schon, der Farbe Grün. Wenn du nun eine Wiese betrachtest, so gelangt das von den Blättern zurückgeworfene Licht in dein Auge, und „Es grünt so grün …………..“.


Anmerkung Redaktion ScienceClip.at: Wir empfehlen zu dieser Frage weiterführend auch die beiden Videos von minuteearth: http://www.scienceclip.at/video.php?ID=286 & http://www.scienceclip.at/video.php?ID=285

Beantwortet von Mag. Dr. Stephan Monschein, Institut für Pflanzenwissenschaften der Uni Graz.

Frage: Warum können Ameisen ein Vielfaches ihres Körpergewichtes tragen?

von: Max

Antwort: Es hat vor allem phyiskalische Gründe. Kleine Tiere können immer größere Lasten bewältigen, da die Querschnittsfläche der Muskeln für die Stärke verantworlich ist, aber das Volumen der Tiere die Masse und Gewicht ausmachen. Je größer die Tiere werden, desto schlechter wird das Verhältnis Querschnitt der Muskeln zu eigener Masse.

Beantwortet von Univ.-Prof. Dr. Birgit Schlick-Steiner, Professorin für Molekulare Ökologie am Institut für Ökologie der Uni Innsbruck.

Frage: In Action-Sci-Fi-Filmen wie ‚Captain America‘ etc. werden Menschen schneller, stärker und können höher springen. Ich frage mich, unabhängig von der unrealistischen Optimierungstechnik: Wäre das physikalisch überhaupt möglich, ohne das Aussehen des Menschen komplett zu verändern?

von: Tommy

Antwort: Da gäbe es viel zu sagen zu den verschiedenen Aspekten schneller, stärker, höher! Ja, es würde sich viel ändern, und manches ist physikalisch nicht möglich.

Ein ausgezeichnetes Buch dazu, das ich empfehlen kann, ist:

James Kakalios: Physik der Superhelden, Rowohlt Taschenbuch Verlag, Reinbeck bei Hamburg, 2008

Ich hoffe, das hilft weiter!




Anmerkung Redaktion ScienceClip.at:
Zu dem Buch von James Kakalios gibt es hier einen interessanten Artikel: http://science.orf.at/stories/1687231/

Beantwortet von Dr. Franz Embacher, Fakultät für Mathematik & Fakultät für Physik der Uni Wien.

Frage: Smartphones kommen immer mehr in Mode. Durch die zusätzlichen Funktionen werden die Handynetze immer stärker ausgelastet und/oder überlastet. Welche technischen Möglichkeiten gibt es hier? Wird alles wieder teurer werden? Wird es in 5 (10) Jahren noch normale Handys (telefonieren, SMS) geben (können)?

Antwort: Sowohl die Netzbetreiber als auch Handy-Hersteller achten sehr genau darauf welche Services (also z.B.: SMS, Sprachtelefonie, Datendienste,…) bei den Kunden gefragt sind. Es wird also SMS und Telefonie auch in den nächsten Jahren (Jahrzehnten?) wie gewohnt geben.

Wie du in deiner Frage schon festgestellt hast, kommt es durch Smartphones zur höheren Belastung der Netze – vor allem durch Datentransfers. Die Netzbetreiber müssen also in die Netzinfrastruktur investieren um diesem Bedarf gerecht zu werden. Dies geschieht entweder durch Aufrüsten der bestehender Netze (Stichwort: HSPA, HSPA+,…) oder Einführung der neuen Mobilfunkgeneration, genannt LTE (Long Term Evolution).

Glücklicherweise wurde speziell die neue Mobilfunkgeneration für Datenverkehr optimiert und erlaubt es daher die Kosten für die Endkunden - trotz steigender Datentransfers - niedrig zu halten.

Beantwortet von DI Manfred Bürger, Absolvent des Instituts für Nachrichtentechnik und Hochfrequenztechnik an der TU Wien.

Frage: Hallo, ich habe eine Frage zum Treibstoffverbrauch von Autos. Ich vergleiche 2 identische Fahrzeuge mit unterschiedlichen Motoren, konkret 2,0l TDI 140PS, 320Nm und 3,0l TDI 240PS, 500Nm. Fahrverhalten bzw. Strecken sind gleich. Dabei ist mir oft aufgefallen, dass das 240PS Auto einen geringeren Dieselverbrauch hat. Kann das auf das höhere Drehmoment zurückzuführen sein? Ich muss nicht "so viel Gas geben" bzw. auch auf eine längere Übersetzung der Gänge. Meine Frage: Verbrauche ich in diesem Fall aufgrund der mehr PS und höherem Drehmoment weniger? Danke!

Antwort: Der Kraftstoffverbrauch eines PKW hängt von vielen Faktoren ab, einerseits von Fahrzeugparametern (z.B. Fahrzeugmasse, Luftwiderstand, Reifen etc.), andererseits von der Auslegung des Antriebsstrangs (z.B. Getriebeauswahl, Getriebeabstufung, Motor, Regelungsvarianten) und schließlich auch davon, wie das Fahrzeug betrieben wird (z.B. Fahrstrecke, FahrerInneneigenschaften, Umweltbedingungen).

Angenommen zwei Fahrzeuge weisen identische Fahrzeugparameter auf und werden auch unter gleichen Bedingungen betrieben, dann hängt der Kraftstoffverbrauch nur mehr vom Antriebsstrang ab. Das Getriebe bildet dann die erforderlichen Fahrzeugkräfte auf ein zweidimensionales Drehzahl-Drehmoment-Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine ab. Nehmen wir an, dass auch die Getriebe der beiden betrachteten PKW gleich sind. Nun ist es so, dass der Wirkungsgrad des Motors stark vom Betriebspunkt abhängt. Es ist nicht möglich, hier pauschale Aussagen zu geben, aber bei turboaufgeladenen PKW-Dieselmotoren liegt das Maximum des Wirkungsgrads tendenziell im Drehzahlbereich um 2000U/min knapp unter der Volllast und nimmt mit dem Abstand zu diesem Bestpunkt im Motorkennfeld kontinuierlich ab. Es kann sein, dass für das gegebene Fahrprofil der große Motor oft in der Nähe des Wirkungsgradmaximums läuft, der kleinere Motor hingegen in einem niedrigeren Gang betrieben werden muss um die Leistungsanforderung zu erfüllen, d.h. auch bei schlechterem Wirkungsgrad. Schließlich kann sich insbesondere für Fahrprofile mit hohen Leistungsanforderungen an den kleinen Motor und „mittleren“ Anforderungen an den großen Motor ein besserer Durchschnittsverbrauch für die stärkere Motorisierung ergeben. Offensichtlich ist der Einfluss unterschiedlicher Getriebeabstufung (z.B.: Welche Getriebeabstufung bewirkt für das Fahrprofil eine möglichst hohe Dauer nahe dem Bestpunkt?) und wohlgemerkt auch der technologische Stand des Motors.

Meist ist es in der Praxis jedoch umgekehrt – Bei konstanter Fahrgeschwindigkeit auf der Freilandstraße z.B. benötigt ein Fahrzeug nur etwa 10-15kW Antriebsleistung. Dies bedeutet einen Motorbetriebspunkt mit weit niedrigerer Leistung als jene im Punkt maximalen Wirkungsgrads, jedoch relativ betrachtet liegt der Motor mit 103kW (140PS) Maximalleistung näher an diesem Punkt als jener mit 176kW (240PS).

Weiteres trifft die zuvor getroffene Annahme gleicher Fahrzeugparameter kaum zu (z.B. hat das gleiche Fahrzeug mit zwei verschiedenen Motorisierungen typischerweise eine unterschiedliche Masse), und einen besonderen Unsicherheitsfaktor für den Vergleich stellt das variierende Fahrverhalten der Benutzerin /des Benutzers dar.

Beantwortet von Dr. Daniel Alberer, Institute for Design and Control of Mechatronical Systems an der JKU Linz.

Frage: Liebe/r Wissenschaftler/in! Kann ein Magnetresonanzgerät, das bei 2,3 mT Feldstärke mit einer Frequenz von 85 KHz arbeitet, Wasserstoffprotonen anregen? Bei dieser Feldstärke und Frequenz ergibt sich doch ein Faktor von 36,96 statt des für Wasserstoff nötigen 42,58.

von: Margot

Antwort: Als direkte Antwort auf die Frage: "Nein - es geht nicht".

Das beschrieben Gerät hat eine ungewöhnlich kleine Feldstärke mit 2.3 mT (eigentlich magnetische Flussdichte, die Einheit der magn. Feldstärke ist Ampere/Meter). Für Wasserstoffprotonen würde sich mit der Formel Resonanzfrequenz = gyromagnetische Konstante * magnetischer Flussdichte ein Wert von ungefähr 100kHz ergeben (2.3 mT * 42.576 Mhz/T = 97.92 kHz).

Geräte mit eine magnetischen Flussdichte von 2.3 T waren früher gebräuchlich, sogenannte 100 Mhz Geräte. Es hat auch Systeme mit einer Resonanzfrequenz von 85 Mhz gegeben, diese hatten eine Flussdichte von ca. 2 T. In der Spektroskopie werden heute normalerweise Geräte mit viel höheren Flussdichten verwendet, die indirekt über die Resonanzfrequenz der Wasserstoffprotonen (typisch: 400 bis 700 MHz) spezifiziert werden.

In der medizinischen Bildgebung wird üblicherweise die Flussdichte des Magneten zur Charakterisierung verwendet. Im klinischen Bereich werden Flussdichten von 0.35 T bis 3 T verwendet. In der Forschung gibt es auch Ganzkörpergeräte mit 7 und mehr Tesla.

Beantwortet von Univ.-Prof. Rudolf Stollberger, Professor für Medizintechnik an der TU Graz.

Frage: Woraus ergibt sich der "mengenmäßige" Unterschied im emittierten Fluoreszenzlicht eines Fluorophors in Lösung in Abhängigkeit der Temperatur der Lösung? Niedrigere Temperaturen der Lösung führen zu höheren Fluoreszenzsignalen, höhere Temperaturen zu niedrigeren Signalen.

von: B.N.

Antwort: Wenn die Fluoreszenzintensität bei höherer Temperatur abnimmt, liegt dies an einem Prozess, den man Kollisionsquenching nennt. Ein Quencher ist eine Substanz, welche die Energie eines angeregten Fluorophors aufnimmt, bevor es zur eigentlichen Fluoreszenz kommt. Diese Energie gibt der Quencher nun zum Beispiel durch Wärme ab.

In deinem Beispiel könnte gelöster Sauerstoff (O2) der Quencher sein. Um die Energie des Fluorophors "abzufangen", muss es in diesem Fall aber zu einer Kollision zwischen Fluorophor und Quencher kommen. Mit erhöhter Temperatur nimmt die Eigenbewegung der Moleküle in der Lösung zu, das heißt, es kommt öfters zu Kollisionen und damit "mengenmäßig" zu einer erniedrigten Fluoreszenz.

Beantwortet von Christoph Pillip, Bakk. rer nat., Institut für Molekulare Biowissenschaften an der Uni Graz.

Frage: Welche Teilchen befinden sich in einem Atom? In welchen Bereichen sind sie anzutreffen und wie sind sie geladen?

von: Johannes

Antwort: Ein Atom besteht aus einer "Hülle" von Elektronen und einem Kern, welcher aus Protonen und Neutronen aufgebaut ist. Dabei halten sich die negativen Ladungen der Elektronen und die positiven Ladungen der Protonen die Waage. Die Elektronen der Hülle sind schalenförmig angeordnet und für die (chemischen) Bindungseigenschaften des Atoms verantwortlich. Protonen und Neutronen, letztere sind ungeladen, werden durch die "starke" Kernkraft gebunden, welche die abstoßende elektrische Kraft der Protonen überwindet. Die Protonen und Neutronen, die sogenannten Nukleonen (Kernbausteine) sind aus noch kleineren Konstituenten den sogenannten "Quarks" aufgebaut (und zwar bilden jeweils drei Quarks ein Proton bzw. ein Neutron). Die Quarks ihrerseits haben eine besondere Art von Ladung, welche drei Werte annehmen kann und mit Farbe (rot, grün, blau) bezeichnet wird. Neutronen und Protonen sind farbneutrale Kombinationen und die starke Kernkraft zwischen ihnen ist ein Überrest der Farbkraft zwischen den Quarks.

Beantwortet von Dr. Herbert Balasin, Forscher und Dozent am Institut für Theoretische Physik an der TU Wien.

Frage: Was ist die größte bisher bekannte Sonne und der bisher größte Planet der entdeckt wurde?

von: Eva K.

Antwort: 1. Wegen der großen Entfernung eines Fixsternes (Stern = Sonne) ist der Durchmesser nur sehr schwer zu messen und daher oft unsicher.
Ziemlich sicher ist der größte bisher bekannte Stern ein (der Größe, Temperatur und Helligkeit nach) Veränderlicher, nämlich VV Cephei , mindestens 1600 mal größer als die Sonne, das heißt: Durchmesser Sonne = 1,400.000 km, Durchmesser VV Cep = 2.240,000.000 km.

2. Von den Planeten ist in unserem Sonnensystem Jupiter der größte (sein Durchmesser 142.900 km). Wenn auch in anderen Systemen in der Milchstraße bisher sogenannte "Planeten" gefunden wurden, so sind doch höchstens nur wenige etwas größer als Jupiter. Jupiter und die anderen Planeten werden angestrahlt von der Sonne, sie leuchten also nicht selbst. Größere Körper erzeugen in ihrem Innern Energie und leuchten selbst, sie müssen also als Doppelsterne (besser Doppelsternkomponenten) bezeichnnet werden. Wegen der Nähe dieser "extraterrestrischen Planeten" zu ihren Hauptkörpern, sind sie unmittelbar nicht sichtbar und können nur durch indirekte Methoden festgestellt werden (3. Keplergesetz).

Beantwortet von Univ.-Prof. Dr. Hermann Haupt, Professor am Institutsbereich Geophysik, Astrophysik und Meteorologie an der Uni Graz.

Frage: Im Zuge meines Bachelor-Studiums (Internationales Wirtschaftsingenieurwesen, Technikum Wien) erhielt ich die Information, dass E-Fahrzeuge bzw. Hybride einen weit schlechteren CO2-Fußabdruck (Gradle-to-Grave) besitzen, als konventionelle Fahrzeuge mit Kraftstoffantrieb. Dieser Sachverhalt wird von der Politik und der Industrie still unter den Teppich gekehrt und ist deshalb kaum öffentlich bekannt. Gesamtheitlich gesehen rechnet sich ein E-Fahrzeug in Hinsicht auf CO2-Ausstoß also erst ab einer sehr hohen Zahl an gefahrenen Kilometern, die viele Fahrzeuge in ihrer Lebenszeit nie erreichen werden. Wie schätzen Sie diesen Zusammenhang ein? Von welcher Fahrleistung kann man ausgehen, um eine bessere Gesamt-CO2-Bilanz durch E-Antrieb zu erreichen?

von: Markus

Antwort: Sowohl der CO2 Fußabdruck als auch der ökologische Fußabdruck (nach der Methode des Sustainable Process Index-SPI berechnet) von Elektromobilität ist stark vom jeweils eingesetzten Mix von Bereitstellungstechnologien für Strom abhängig.

Grundsätzlich ergibt sich nur dann ein ökologischer Vorteil für Elektromobilität, wenn die Bereitstellung des Stroms auf der Basis erneuerbarer Ressourcen (also über PV, Wind, Wasserkraft und Kraftwärmekupplungen auf biogener Basis) erfolgt. In allen anderen Fällen (wenn man den SPI zu Grunde legt auch beim Einsatz von Nuklearenergie) ist der ökologische Druck durch E-Mobilität gleich oder größer als durch normale Mobilität auf Basis fossiler Kraftstoffe.

Allerdings muss beachtet werden, dass die Belastungen durch Verkehr im urbanen Raum nicht nur durch die Menge an Emissionen, sondern auch durch deren Anfallsort bestimmt sind. E-Mobilität verschiebt die direkte Umweltbelastung aus den urbanen Ballungszentren zu den Kraftwerksorten. Das reduziert zwar nicht die globalen Belastungen, verringert aber die Belastung in Städten.

Ao.Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Michael Narodoslawsky, Leiter der Arbeitsgruppe Prozessbewertung, Institut für Prozess- und Partikeltechnik, TU Graz.

Frage: Ist Gold magnetisch?

von: Daniel

Antwort: Das Edelmetall Gold gehört zu den Reinelementen, kommt in der Natur also nur in Form eines Isotops vor. Im Periodensystem der Elemente hat es die Ordnungszahl 79 und trägt das Formelzeichen Au (Aurum), welches sich von der lateinischen Bezeichnung Aurum, das Gold, ableitet. Anders als viele Elemente, die erst zusammen mit anderen in der Mineralogie komplexe Kristallstrukturen bilden, ist Gold ein eigenständiges Mineral. In seiner reinen Form ist das Edelmetall nicht magnetisch.

Will man Gegenstände allerdings auf ihre Echtheit prüfen, erhält die Frage, ob Gold magnetisch ist oder nicht eine wichtige Bedeutung. Ist das Material magnetisch, handelt es sich entweder nicht um Gold oder um eine Legierung, der ein magnetisches Metall beigemischt ist. Beispiele, wären einige Graugold-Legierungen, die Eisen enthalten oder Weißgold-Legierungen bei denen Nickel oder Kobalt zum Einsatz kommen.

Redaktion ScienceClip.at

Frage: Was ist der Unterschied zwischen DNA und DNS?

von: Martin

Antwort: Der Unterschied zwischen DNA und DNS besteht lediglich darin, dass DNA die englische Bezeichnung und DNS die deutsche für den Träger der Erbinformationen ist. DNA steht für "deoxyribonucleic acid", DNS für "Desoxyribonukleinsäure". Wenn WissenschaftlerInnen also von DNS oder DNA sprechen, meinen sie also genau das Gleiche!

Redaktion ScienceClip.at

Frage: Macht Passivrauchen süchtig? (Schließlich atme ich das Nikotin ja auch ein, wenn ich längere Zeit in einem verrauchten Raum bin, oder?)

von: Nicholas & Thomas

Antwort: Passivrauchen macht nicht süchtig! Das Verbringen von Zeit mit einer Peer Group (z.B. dem Freundeskreis), die raucht, kann aber sensibilisieren und den Raucheinstieg erleichtern.

Beantwortet von Univ. Prof. Dr. Gabriele Fischer der Medizinischen Universität Wien.

Frage: Bei der IT ist im Internet ein wesentlicher Unterschied in der Geschwindigkeit fürs ‚Down- und Uploaden‘. Was ist der Grund dafür?

Antwort: Der Grund für langsameren Upload/Upstream als Download/Downstream ist, dass viele Internet Anbindungen wie ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) dafür gemacht wurden, einen besseren Download zu haben. Das resultiert aus dem Umstand nach dem die meisten Internetbenutzer eher Daten herunterladen (Webseiten Multimediadateien, etc.) als hochladen.

Betrachtet man die Technik hinter ADSL genauer, dann sieht man, dass die Bandbreite für den Upstream viel weniger beträgt als die für den Downstream. Aus diesem Grund heißt es auch „asynchrones“ DSL. Sollte nun ein Internetbenutzer eine größere Datenrate für den Upload benötigen, steht dafür SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line) zur Verfügung, bei der Up- und Download gleich schnell sind.

Beantwortet von DI (FH) Mathias Knoll, MSc, Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Studiengang Internettechnik, FH Joanneum Kapfenberg.

Frage: Brauchen Fische auch Sauerstoff? Und wenn ja, wie holen sie Luft?

von: Laura

Antwort: Liebe Laura!
Alle Tiere benötigen Sauerstoff. Sauerstoff befindet sich sowohl in der Luft, als auch im Wasser unserer Flüsse und Seen. Wir atmen die Luft in unsere Lungen und dort gelangt dann der Sauerstoff in unser Blut. Fische haben Kiemen durch die Wasser strömt (schau einmal in ein Aquarium, da nehmen die meisten Fische Wasser ins Maul und dieses strömt dann bei den Kiemenöffnungen wieder hinaus). Bei diesem Durchströmen geht dann Sauerstoff in das Blut der Fische. Es gibt ganz wenige Fische (Lungenfische) die können auch „Luft holen“, die schwimmen an die Oberfläche und schnappen dort nach Luft.

Beantwortet von Univ.-Prof. Dr. Karl Crailsheim, Professor am Institut für Zoologie und Dekan der Naturwissenschaftlichen Fakultät an der Uni Graz.

Frage: Wie entsteht Wind?

von: Sarah

Antwort: Wind ist eine Möglichkeit, wie die Natur Unterschiede im Luftdruck und in der Temperatur auszugleichen versucht. An manchen Orten befindet sich mehr Luft als an anderen, weil sie durch größeren Druck oder tiefere Temperaturen zusammengedrückt ist. Zum Beispiel befindet sich in Radreifen viel mehr Luft als außerhalb, sie wurde ja mit hohem Kraftaufwand mit der Radpumpe in den Reifen gepresst. Wenn man nun das Ventil aufmacht, so strömt die Luft solange heraus, bis sich im Reifen und außerhalb des Reifens praktisch gleich viel Luft bzw. gleich dichte Luft befindet. Das Herausströmen der Luft ist nichts anderes als ein Wind, der das Ungleichgewicht ausgleicht. Mehr Luft befindet sich auch dort, wo es kalt ist. Kalte Luft ist schwerer als warme Luft, daher bleibt die Luft im Supermarkt auch in den Kühltruhen drinnen, auch wenn der Deckel geöffnet ist. Öffnet man die Türen von den Kühlschränken im Geschäft, so strömt die kalte schwere Luft auch heraus.
In der Natur gibt es sehr große Gebiete mit komprimierter Luft (Hochs, Gebiete mit kalter Luft über großen Schneeflächen) und welche mit weniger dichter Luft (Tiefdruckgebiete, Gebiete mit heißer Luft). Um diese Unterschiede auszugleichen, versucht die Luft von den Hochs als Wind zu den Tiefs zu gelangen. Das funktioniert aber nicht immer so gut, weil die Erde sich dreht und diese Drehung lenkt auch den Wind um. Je größer die Unterschiede des Luftdrucks sind, desto stärker weht der Wind. Ganz extrem sind die Druckunterschiede in einem Tornado, da kann der Wind dann mit mehreren 100 Kilometer pro Stunde wehen und starke Schäden anrichten.

Beantwortet von Dipl.-Ing. Mag. Dr. Dieter Mayer, Institut für Meteorologie und Geophysik der Uni Wien.

Frage: Warum weinen / lachen Menschen in bestimmten Situationen?

von: Larisa

Antwort: Weinen oder Lachen sind Ausdruck davon wie ein Mensch sich in einer bestimmten Situation fühlt. Lachen drückt Freude aus, Weinen Traurigkeit.
Zusätzlich zu diesen sichtbaren Ausdrücken von Gefühlen spürt man selbst auch bestimmte körperliche Veränderungen, wie zum Beispiel einen Kloß im Hals bei Traurigkeit oder Herzklopfen bei Freude. Auch kommen meist bestimmte Gedanken in den Sinn, wie z.B. „Es wäre so schön wenn“, „Schade“ bei Traurigkeit oder „Das ist super“ bei Freude. Neben diesen beiden Gefühlen werden auch Wut, Ekel oder Angst zu den sogenannten Basisemotionen gezählt, die bei Menschen unterschiedlicher Kulturen und auch bei vielen Tieren in relativ ähnlicher Weise auftreten.
Eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Gefühlen spielen Bewertungen der jeweiligen Situation. Bestimmte Teile unseres Gehirns sind darauf spezialisiert Situationen genau zu untersuchen. Dies passiert ununterbrochen, automatisch und sehr sehr schnell. Wenn wir beispielsweise einen Bären sehen, wird unser Gehirn die Situation genau untersuchen. Wenn der Bär als gefährlich eingestuft wird, dann wird das Gefühl der Angst ausgelöst. Stellen wir jedoch fest, dass der Bär in einem Gehege im Zoo eingesperrt ist besteht keine Gefahr und wir erleben keine Angst, sondern beobachten den Bären vielleicht mit neugierigem Interesse.
Gefühle helfen uns also, den Körper auf diejenigen Reaktionen oder Handlungen vorzubereiten, die in einer bestimmten Situation hilfreich sind. Bei Angst wäre dies beispielsweise die Vorbereitung auf Kampf oder Flucht wenn wir einer Gefahr gegenüberstehen. Traurigkeit bereitet hingegen körperliche und seelische Prozesse vor, die es uns erleichtern den Verlust eines Angehörigen besser zu verarbeiten oder uns von einem Ziel zu lösen, von dem feststeht, dass wir es nicht erreichen können, wie z.B. wenn wir eine Prüfung nicht bestanden haben.

Beantwortet von Mag. Dr. Eva-Maria Seidel, Social, Cognitive and Affective Neuroscience Unit, Fakultät für Psychologie der Uni Wien.

Frage: Stimmt es, dass Fleischkonsum eine effektive Bekämpfung des Welthungers unmöglich macht, weil die Nutztierhaltung so viele Ressourcen verschlingt?

von: Thomas

Antwort: Welthunger hat viele Facetten. Nur ein paar Aspekte in aller Kürze:

Fleischkonsum ist, aus meiner Sicht, nicht generell abzulehnen. Es kommt auf die Menge an und darauf, wie das Fleisch erzeugt wurde. Bei uns in Österreich wäre es gesünder und für den Ressourcenverbrauch günstiger, würden wir deutlich weniger Fleisch essen. Schätzungen belaufen sich auf eine Reduktion des Fleischkonsums um 2/3.

Wenn die Fütterung von landwirtschaftlichen Nutztieren zur Erzeugung von Fleisch auf Futtermitteln basiert, die wir Menschen nicht verzehren können (z.B. Grasbestände, Weidefutter, Nebenprodukte aus der Lebensmittelherstellung, wie Kleien, Trockenschnitten, Sonnenblumenextraktionsschrot, Rapsextraktionsschrot, Kürbiskernkuchen, Biertrebern, Getreide das für Speisezwecke nicht geeignet ist, etc. etc.) trägt dies jedenfalls zur Verbesserung der globalen Ernährungssituation bei. Wiederkäuer (Rinder, Schafe, Ziegen) spielen diesbezüglich eine herausragende Rolle, denn sie haben durch ihren Verdauungstrakt die Fähigkeit Gras als Nährstoff- und Energiequelle zu nutzen und diese Nährstoffe in für uns Menschen hochverdauliche Lebensmittel, wie Milch und Fleisch, umzuwandeln.
Global gesehen sind ca. 2/3 der landwirtschaftlich nutzbaren Fläche Grasland und nur ca. 1/3 sind Ackerland. Nur auf Ackerland sind Pflanzen kultivierbar (Getreide, Gemüse, Hülsenfrüchte etc), deren Samen, Früchte etc. der Mensch direkt essen kann.

Also Fleischerzeugung u. -konsum tragen zur Verbesserung der globalen Ernährungssicherung bei. Problematisch ist es dann, wenn landwirtschaftliche Nutztiere zu Nahrungskonkurrenten des Menschen werden, weil ihnen Futtermittel vorgelegt werden, die der Mensch direkt konsumieren könnte (eben als pflanzliche Nahrung und nicht in Form von Milch und Fleisch).

Beantwortet von Ao. Univ. Prof. Dr. Wilhelm Knaus, Institut für Nutztierwissenschaften der BOKU - Universität für Bodenkultur Wien.

Frage: Wie kann man Gravitationswellen messen? Es gibt das Projekt LISA-Pathfinder bei dem man mit Laserinterferometrie Gravitationswellen messen will. Wenn jetzt aber die Gravitationswellen selber den Raum krümmen, so sollten doch auch die Abstände zwischen den einzelnen Raumsonden mit verändert werden. Somit müsste wiederum nichts mit den Laserabstandsmessern dedektiert werden!

von: Lars

Antwort: Die Frage trifft den Kern der Allgemeinen Relativitätstheorie. Diese beschreibt Gravitation nicht mehr als Kraft zwischen massiven Objekten sondern als geometrische Eigenschaft des Raums und der Zeit (der sogenannten Raumzeit). Anziehung kommt dadurch zustande, dass die Objekte unter Einfluss der Gravitation die geradestmöglichen Bahnen in einer gekrümmten Geometrie durchlaufen.

Ein anschauliches Beispiel: Auf der Oberfläche der Kugel sind diese Bahnen z.B. Meridiane. Startet man vom Äquator entlang zweier unterschiedlicher Meridiane in Richtung Nordhalbkugel schneiden sich die beiden im Nordpol. Dies ist aber keine Folge von "Anziehung" sondern eine Eigenschaft der gekrümmten Geometrie der Kugeloberfläche.

Die Gravitationswelle ist eine lokale Verzerrung der Raumzeit. Im Allgemeinen bewegen sich Objekte unter Einfluss der Gravitation auf geradestmöglichen Bahnen. Im einfachsten Fall des flachen Raumes sind diese Bahnen Geraden, welche z.B. parallel zueinander sind. Die Gravitationswelle erzeugt eine Änderung dieser Geometrie, die eine Relativbeschleunigung (Beschleunigung zueinander) ergibt. Nach dem Durchlauf der Welle ist der Raum in guter Nährung wieder flach, aber die ursprünglich parallelen Bahnen bewegen sich nun relativ zueinander und damit ist der Effekt messbar.

Anmerkung:

Ein ähnliches Problem tritt bei der Frage nach der Messbarkeit der kosmischen Expansion auf. Da ja auch Maßstäbe expandieren, sollte dieser Effekt ebenfalls unmessbar sein. Hier lautet die Antwort, dass der Raum nur auf "großen" Skalen expandiert. D.h., das Modell beschreibt das Universum auf Skalen, welche die Körnigkeit, die durch Galaxienhaufen auftreten würde nicht wahrnimmt.

Hier ist vielleicht das Beispiel von Wasser nützlich, denn auf Alltagsskalen sieht es ganz gleichmäßig aus. Geht man jedoch zu atomaren Skalen, so wird die Körnigkeit, d.h. die schnelle Bewegung der Wassermoleküle, sichtbar, welche das Wasser alles andere als gleichförmig erscheinen lässt.

Was das Universum anlangt so gibt es "gebundene" Strukturen, welche an der Expansion nicht teilnehmen (wie zum Beispiel das Sonnensystem). Allerdings expandiert der Raum zwischen den Strukturen und damit lässt sich die Expansion messen.





Anmerkung Redaktion ScienceClip.at:
Am 11. Februar 2016 wurde der erste direkte Nachweis von Gravitationswellen bekannt gegeben. Weiter Informationen dazu gibt es z. B. in diesen beiden interessanten Artikeln von Florian Freistetter: http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2016/02/08/der-direkte-nachweis-von-gravitationswellen/ und http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2016/02/11/was-koennen-und-wozu-braucht-man-gravitationswellen/.

Beantwortet von Dr. Herbert Balasin, Forscher und Dozent am Institut für Theoretische Physik an der TU Wien.

Frage: Ich habe schon oft von Quarks gelesen. Die Protonen und Neutronen werden mit den Quarks gebildet. Warum nicht die Elektronen? In der Schule kann mir keiner wirklich erklären, wie ich mir diese Quarks vorstellen kann. Auch mein Physiklehrer nicht so richtig. Teilchen sind sie nicht; Energie? Wie kann ich sie mir besser vorstellen?

von: Karl

Antwort: Neutronen und Protonen sind die Bestandteile der Atomkerne und werden auch als Nukleonen bezeichnet. Auf Grund ihrer hohen Masse gehören sie zur Teilchenfamilie der Baryonen (griechisch: barys, schwer). Das Elektron wird auf Grund seiner geringen Masse der Teilchenfamilie der Leptonen zugeordnet (griechisch: leptos, dünn, klein). Das Elektron ist 1836-mal leichter als das Proton.

Durch die Streuung von hochenergetischen Elektronen an Protonen und Neutronen konnte gezeigt werden, dass diese eine innere Struktur besitzen. So konnte etwa eine räumlich ausgedehnte Ladungsverteilung nachgewiesen werden. Elektronen zeigen in Experimenten hingegen keine innere Struktur.

Die Theorie der Quarks wurde in den 1960er Jahren entwickelt. Nach dieser Theorie bestehen Baryonen (Protonen, Neutronen, ...) aus drei Quarks. Das Elektron besteht nicht aus Quarks, sondern ist selbst ein Elementarteilchen. Durch Streu-Experimente wurden in Protonen und Neutronen drei Streuzentren nachgewiesen, und so der innere Aufbau durch drei Quarks experimentell bestätigt.

Quarks verhalten sich ähnlich wie Elektronen als Punktladungen, jedoch tragen sie entweder -1/3 oder +2/3 der Ladung des Elektrons. Zwischen Quarks wirkt eine Anziehungskraft, die mit dem Abstand zunimmt (beachte, dass jede andere bekannte Anziehungskraft mit der Entfernung abnimmt). Wegen dieses Abstandsgesetzes ist es nicht möglich, Quarks als freie Teilchen zu beobachten.

Beantwortet von Prof. Hans Kosina, Professor am Institut für Mikroelektronik an der TU Wien.

Frage: Ich habe folgendes Problem: Eine "Blaulichtleuchte" hat laut technische Daten 300 Mikrowatt/cm2 bei 50 cm. Wie kann ich den "Lux-Wert" daraus berechnen? Ich habe bisher leider nichts Brauchbares gefunden.

von: Konstantin

Antwort: Die Umrechnung der Intensität soll von der absoluten Einheit W/cm2 in die wahrnehmungsabhängige Einheit Lux (lx) stattfinden. Das Lux ist definiert als Lumen pro Quadratmeter (lm/m2). Das Verhältnis von Lumen zu Watt ist wellenlängenabhängig und für das Detektionsmaximum des Auges definiert. Dieses ist für Licht der Wellenlänge von 555 nm am empfindlichsten; für diesen Wert gilt der Umrechnungsfaktor 1 lm = 1,464 mW. Die Empfindlichkeit des Auges nimmt für größere und kleinere Wellenlängen ab, sodass sie für blaues Licht (Wellenlänge 475 nm) nur noch ein Zehntel beträgt. Dies ist als die spektrale Empfindlichkeit des Auges definiert. Das heißt, dass bei gleicher Beleuchtungsstärke eine grüne Lampe mehr Lux hat als eine blaue. Als Anleitung für die Rechnung kann man schreiben: Rechne die absolute Leistung in W in den wellenlängenabhängigen Lichtstrom der Einheit lm um, ebenso cm2 in m2. Zuletzt musst Du noch den die Wahrnehmung von blauem Licht gegenüber grünem berücksichtigen. Für dein Beispiel kommt dabei eine Beleuchtungsstärke von ca. 0.28 lx heraus.

Beantwortet von Dipl.-Phys. Alexander Alexewicz, Assistent für Leistungselektronik an der TU Wien.

Frage: Kann man nur mittels Studium zum Wissenschaftler werden oder gibt es da auch eine Lehre?

von: Nicky

Antwort: Die Karriere als Wissenschaftler startet typischerweise mit einem Studium, danach folgt oft ein Doktorat und geht weiter als Forscher an verschiedenen Universitäten in der Welt. Forscher kann aber natürlich jeder sein, der sich für die Wissenschaft interessiert. Forschung in Firmen wird oft auch von Leuten ohne Studium gemacht, die dann aufregende neue Produkte entwickeln. Diesen Weg der Forschung in der Industrie kann man natürlich auch mit einer Lehre gehen. Wenn man berühmt wird und geniale Ideen verwirklicht hat, dann bekommt man manchmal sogar einen Ehren-Doktortitel, ohne jemals ein Studium abgeschlossen zu haben (Bill Gates: Ehrendoktorwürde der Harvard-Universität 2007; Steve Jobs: Ehrendoktorwürde der Universität Stanford 2005).

Beantwortet von Dipl.-Ing. Stefan Kalchmair, Forscher am Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen an der TU Wien.

Frage: Wie nahe könnte sich ein Mensch ohne Hitzeschutz der Sonne nähern, ohne dass die Hitze tödlich wäre?

von: Marcel K.

Antwort: Man kann die Frage wie nahe man an die Sonne kommen kann ohne das Leben einzubüßen, nicht beantworten, weil die Antwort von vielen unkalkulierbaren Fakten abhängt: Wer fliegt zur Sonne? Was hält der Betreffende aus? Die Temperaturen sind vor allem rund um die Sonne sehr verschieden und ändern sich auch ständig. (Jeder stirbt bei einer anderen Temperatur.)

Beantwortet von Univ. Prof. Dr. Hermann Haupt, Professor am Institutsbereich Geophysik, Astrophysik und Meteorologie an der Uni Graz.

Frage: Was ist Entropie?

von: E.

Antwort: Entropie ist ein Maß für Informationsgehalt, oder gleichwertig dazu, für Unsicherheit (wenn ich bei bekannt hoher Unsicherheit die richtige Antwort kenne/errate/bekanntgebe, so hat dies einen hohen Informationsgehalt; wenn die Unsicherheit gering ist, ist auch der Informationsgehalt der richtigen Antwort gering).

Im Folgenden ist log stets der Logarithmus zur Basis 2 (also log_2 oder ld).

Entropieformel von Shannon:

Ist p = (p_1, p_2, ..., p_m) eine Wahrscheinlichkeitsverteilung, (also nichtnegative Zahlen mit Summe 1) so ist deren Entropie H(p) = - p_1 log(p_1) - p_2 log(p_2) - ... - p_m log (p_m).
Dabei ist die Definition 0 log(0) = 0 sinnvoll. Maßeinheit ist "bit".

Wenn wir bei festem m die Verteilung p variieren, wird H(p) für die Gleichverteilung am größten, also wenn p_i = 1/m für jedes i ist. Am kleinsten wird H(p) wenn p = (1,0,0,...0) oder eine andere Anordnung dieser Zahlen.

Interpretation: Unter gleichwahrscheinlichen Ergebnissen ist eine Vorhersage (Erraten) am unsichersten. Im Fall p=(1,0,...0) gibt es überhaupt keine Unsicherheit; ich rate i=1, und das ist richtig.

Motivation für die Formel für H(p): Zuerst für Gleichverteilung mit m=2^r, 2er-Potenz. Z.B.: m=32 (r=5)

Mein Gegenüber denkt sich eine Zahl zwischen 1 und 32. Alle Zahlen sind gleichwahrscheinlich. Ich darf ihm Fragen nach der Zahl stellen, die er nur mit "ja" oder "nein" beantworten kann. Wieviele Fragen muss ich stellen? Lösung: r Fragen. In unserem Fall: 1. Frage "Liegt die Zahl zwischen 1 und 16?" Durch die Antwort wird der mögliche Fragenbereich halbiert. Die jeweils nächste Frage ist: "Liegt die Zahl in der unteren Hälfte des bereits bekannten Bereichs?" Nach 5 Fragen (allgemein r) bin ich am Ziel. Besser geht es nicht. Daher: Informations- (Unsicherheits-) gehalt der Gleichverteilung ist r = log_2 m.

Die gleiche Formel stellt sich bei vernünftigen Axiomen auch als sinnvoll heraus, wenn wir es mit der Gleichverteilung zu tun haben, aber m nicht eine 2er-Potenz ist (die Interpretation "Anzahl der Fragen" ist dann aber nicht mehr sinnvoll).

Allgemeine Formel für H(p):
Wir können uns n (statt m) gleichwahrscheinliche Objekte (z.B. Zahlen) vorstellen, und diese in m Gruppen einteilen, wobei die i-te Gruppe n_i Elemente hat. Mein Gegenüber denkt sich eines der n Objekte, ich soll durch ja/nein-Fragen draufkommen, in welcher der Gruppen es sich befindet. Hier haben wir p_i= n_i/n (relative Gruppengröße) und sollten uns als Motivation zunächst die mittlere Anzahl der nötigen Fragen vorstellen. "Mittlere" bezieht sich auf Gewichtung je nach Gruppengröße, also Gewichtung mit p_i. Dann kommt man (mit noch etwas weiterer Mathematik) zur Formel von Shannon für die Entropie.

Für interessierte Leser kann ich ein altes Büchlein empfehlen:
Alfred Renyi, "Tagebuch über die Informationstheorie", Deutscher Verlag der Wissenschaften 1982. (Es hat die Form eines Tagebuchs eines interessierten Studenten, also relativ informeller Stil.) Gut finde ich auch das Kapitel zum Thema im (alten) Buch von Renyi "Wahrscheinlichkeitstheorie", gleicher Verlag, 1962. Das heutige Standardwerk für den Universitätsbetrieb ist T.M. Cover - J. A. Thomas: "Elements of Information Theory", 2nd edition, Wiley, 2006.

Beantwortet von Prof. Wolgang Woess, Institut für Mathematische Strukturtheorie an der TU Graz.

Frage: Was passiert, wenn die Sonne erlischt?

von: Lukas

Antwort: Wenn die Sonne erlischt, kann es kein Leben mehr auf der Erde geben. Denn die Sonne liefert die notwendige Wärmestrahlung und das notwendige Licht für das Leben auf unserem Planeten Erde. Für eine kurze Zeit können wir zwar Licht und Wärme künstlich erzeugen (zum Beispiel durch Wärmekraftwerke), aber das reicht auf die Dauer nicht aus, um das Leben auf der Erde wirklich aufrecht zu erhalten.

Zum Glück wird es noch mehrere Milliarden Jahre dauern, bis die Sonne erlischt. Und eine Milliarde Jahre sind 1.000.000.000 Jahre! Wir und unsere Kinder und die Kinder unserer Kinder werden also nicht miterleben, dass die Sonne erlischt. Dies wird erst in sehr ferner Zukunft geschehen. Wir müssen aufpassen, dass wir das Leben auf dem Planeten Erde nicht auf andere Art kaputt machen, zum Beispiel durch den Klimawandel.

Beantwortet von PD DDr. Thomas Posch, Institut für Astronomie an der Uni Wien.

Frage: Muss zwischen einem Energiespeicher immer eine Brennstoffzelle zwischengeschaltet sein oder geht dies auch ohne? Wieso sollte aus Strom erst Wasserstoff und dann aus Wasserstoff wieder Strom gewonnen werden?

von: Herr Gruber

Antwort: Im Jahr 2008 hat sich die EU auf folgenden europaweiten Vorgaben geeinigt (Auszug):
• 20 % weniger Treibhausgasemissionen als 2005
• 20 % Anteil an erneuerbaren Energien
• 20 % mehr Energieeffizienz
Um diese Ziele auch wirklich zu erreichen, ist Europa verpflichtet den Ausbau an erneuerbaren Energien weiter voranzutreiben.

Das stark fluktuierende Angebot von regenerativen Energiequellen (wie Solar- und Windenergie) hat zur Folge, dass der Energiespeicherung eine zentrale Schlüsselrolle zuteil wird.
Reichen die Potenziale der Pumpspeicherkraftwerke in Zukunft nicht mehr aus, müssen alternative Speicher gesucht und gefunden werden: Thermisch, chemisch, mechanisch und/oder elektrisch.
Dabei ist es mitunter notwendig, die elektrische Energie zuerst in eine andere Energieform und zu einem späteren Zeitpunkt wieder in elektrische Energie umzuwandeln.

Im Zusammenhang mit der Erzeugung von Wasserstoff (und anschließender Methanisierung) aus Wind- bzw. Solarenergie spricht man von „Power-To-Gas“:
Dabei wird zuerst aus Wasser mittels Elektrolyse Wasserstoff hergestellt. Dieser kann in weiterer Folge gespeichert und über Brennstoffzellen wieder in elektrischen Strom umgewandelt werden.
Um die Systemkomplexität zu verringern und kompaktere Einheiten zu erreichen, werden reversible Brennstoffzellen erforscht und entwickelt, die sowohl als Elektrolyseur als auch als Brennstoffzelle betrieben werden können.
Es ist jedoch auch möglich aus Wasserstoff und CO2 Synthetic Natural Gas (entspricht Erdgas) zu gewinnen. Dieses kann ins bestehende Erdgasnetz eingespeist werden, wodurch enorme Kapazitäten für Transport und Speicherung entstehen.
Diese Technologie würde eine vollständige Kopplung von Strom- und Gasnetzen ermöglichen.

Dieses und viele andere aktuelle Themen machen die Energietechnik rund um die sogenannten Energiewende sehr spannend, und es werden viele innovative Köpfe von Nöten sein um eine nachhaltige Entwicklung des zukünftigen Energiesystems zu erlangen.

Dipl.-Ing. Markus Litzlbauer, Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe an der TU Wien.

Frage: Aus welchem evolutionären Grund schillern Schmeißfliegen oder manche andere Insekten metallisch?

Antwort: Die Farben kommen wohl als sogenannte Strukturfarben zustande, aber den evolutionären "Grund" dafür kennen wir nicht.





Anmerkung Redaktion ScienceClip.at (30.01.2015):
Ein interessantes Interview mit der Nanophysikerin Ille Gebeshuber, bei der sie auch über die Strukturfarben der Insekten spricht: http://science.orf.at/stories/1753184/

Beantwortet von Univ.-Prof. Dr. Heiner Römer, Institut für Zoologie an der Uni Graz.

Frage: Gibt es etwas Schnelleres als Lichtgeschwindigkeit?

von: Laura

Antwort: Liebe Laura,

normale Objekte wie Du und ich und normale Materie, mit der wir es im Leben zu tun haben, können sich nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen. Nur Teilchen ohne Masse, wie eben das Licht, haben Lichtgeschwindigkeit.
Es gibt aber in der Tat Phänomene, bei denen Geschwindigkeiten schneller als die Lichtgeschwindigkeit auftreten. Du müsstest jetzt noch genauer angeben, was Du genau mit "etwas" meinst.

Wenn es Dir darum geht, Informationen, Energie oder ein irgendein normales Objekt, das Du selber anfassen, beobachten oder messen kannst, von einem Ort zu einem anderen Ort zu transportieren, dann lautet die Antwort "nein". Es ist für diese realen Dinge nicht möglich schneller als mit Lichtgeschwindigkeit transportiert zu werden. Jedoch gibt es Phänomene, die nicht mit dem Transport von Information, Energie oder normalen Objekten zusammenhängen, bei denen Geschwindigkeiten schneller als Licht auftreten können. So können sich zum Beispiel Eigenschaften von mehreren Elementarteilchen, die auf eine ganz bestimme Weise erzeugt wurden, schlagartig verändern, wenn man die Eigenschaften bei einem dieser Teilchen misst oder wenn eines der Teilchen zerfällt. Diese Veränderung kann sich dann schneller als Licht und zwar sogar instantan zwischen diesen Teilchen ausbreiten auch wenn diese weit voneinander entfernt sind. Wie bereits gesagt, kann dies aber nicht zum Transport von Information, Energie oder gar Objekten benutzt werden.

Es ist theoretisch übrigens nicht ausgeschlossen, dass es sogenannte "Tachyonen" gibt, die sich wirklich schneller als Licht fortbewegen. Diese Tachyonen können sich aber ausschliesslich nur mit Überlichtgeschwindigkeit fortbewegen und - wenn sie existieren - leider von uns (also mit Objekten, für die Überlichtgeschwindigkeit ausgeschlossen sind) nicht gesehen oder nachgewiesen werden.

Beantwortet von Prof. Dr. Andre H. Hoang, Fakultät für Physik der Universität Wien.

Frage: Wie kann man sich Zeitreisen vorstellen?

von: Martin

Antwort: Eine "Zeitreise" findet dann statt, wenn sich etwas entlang einer Zeitachse bewegt. Im Grunde befinden wir uns alle auf einer "Zeitreise", mit einer Rate von einer Minute pro Minute in die positive Richtung (Zukunft). Die interessantere Frage ist, ob man schneller oder langsamer als diese Rate "reisen" kann, ob man gar in die Vergangenheit "reisen" kann?

Hierzu hat Einsteins Relativitätstheorie einige Antworten parat. In der Relativitätstheorie werden Raum und Zeit als gleichwertig behandelt, und als "Raumzeit" zusammengefasst. Reisen finden auf sog. Weltlinien durch diese Raumzeit statt. Ferner gibt es ein Geschwindigkeitslimit: Man kann Objekte, Informationen, Energie, etc nicht schneller als die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (siehe http://www.scienceclip.at/ask.php#q99 ) transportieren. Und: Licht bewegt sich im Vakuum mit einer festen unveränderten Geschwindigkeit von etwa 300,000 Kilometern pro Sekunde durch die Raumzeit. Betrachtet man nun mit diesen Voraussetzungen eine(n) Reisende(n), die/der sich nahe am o.g. Geschwindigkeitslimit bewegt, so wird diese(r) Reisende am Ende der Reise feststellen, dass "ihre/seine Zeit" langsamer vergangen sein muss, als die Zeit derjeniger, die sie/er zurückgelassen hat. Der Grund für dieses Phänomen ist, dass sich die/der Reisende und die Zurückgelassenen auf unterschiedlichen Weltlinien durch die Raumzeit bewegt haben. Ein Beispiel dazu: Du bist 14 Jahre alt, hast einen gleichaltrigen Bruder, und beginnst im Jahre 2013 eine Reise mit einer (permanenten) Geschwindigkeit von 298,500 Kilometern pro Sekunde. Dein Bruder bleibt zu Hause. Du siehst auf Deine Uhr, und nimmst Dir vor, nach 5 Jahren wieder zurück zu sein. Bei Deiner Rückkehr, nach Deiner Uhr tatsächlich nach 5 Jahren, triffst Du Deinen Bruder, und erfährst, dass er nun 64 Jahre alt ist. D.h., Du hast nur 5 Jahre gebraucht, um ins Jahr 2063 (die Zukunft für Dich) zu reisen, schneller als die o.g. Rate von einer Minute pro Minute. Technologisch ist diese "Reise" allerdings sehr schwer zu realisieren in der Raumfahrt: Man bräuchte enorme Energien, um so hohe Geschwindigkeiten für längere Zeit zu halten.

Ähnliche Phänomene erwartet man in starken Gravitationsfeldern (z.B. in der Nähe von schwarzen Löchern wie beispielsweise dem Zentrum unserer Milchstrasse). Die Gravitationsfelder verbiegen die Raumzeit, und damit auch die Weltlinien möglicher Reisender. Eine Voraussage der Allgemeinen Relativitätstheorie ist nun, dass die Zeit für Objekte in starken Gravitationsfeldern langsamer vergeht als für Objekte im gravitationsfreien Raum (z.B., ein(e) Beobachter(in), die/der sehr weit von solchen Gravitationsfeldern entfernt ist).

Eine schwierigere Frage ist die Möglichkeit einer "Reise in die Vergangenheit". Hierzu müsste man (wieder im Rahmen der Relativitätstheorie) die Raumzeit so verbiegen, dass man geschlossene Weltlinien bekommt. D.h., ein(e) Reisende(r) auf dieser Weltlinie wird irgendwann an ihre/seine Vergangenheit kommen. Man stösst hier allerdings auf einige grundsätzliche Probleme, wie z.B. die Verletzung der Kausalität.




Anmerkung Redaktion ScienceClip.at:
Zum Prinzip der Kausalität in der Physik hat Prof. Reimer noch eine weitere "Ask a Scientist"-Frage beantwortet >>> http://www.scienceclip.at/ask.php#q138

Beantwortet von Assoz.-Prof. Dipl.-Phys. Dr. Anita Reimer, Institut für Theoretische Physik an der Uni Innsbruck.

Frage: Ist es dem Körper egal, ob er warmes oder kaltes Essen bekommt?

von: Daniel

Antwort: Lieber Daniel,
vielen Dank für deine Frage. Ich hoffe ausreichend und verständlich antworten zu können.

Sobald das Essen über deinen Mund, Richtung Speiseröhre, Magen und dann weiter zum Darm transportiert wird, beginnt ein Prozess den man sich im groben wie einen Austausch von Wärme vorstellen muss – willkommen in der Welt der Physik!

Angenommen du isst im Sommer eine Kugel Eis (je nach Außentemperatur um die 0° Celsius). Die mittlere Körpertemperatur beträgt beim gesunden Menschen ca. 36-37°C. Schon beim Schlecken der Eiskugel kommt also das kalte Eis mit der warmen Zunge in Berührung und erwärmt das Eis. Nun wird die große, kompakte Eiskugel in lauter kleinere Teile zerkleinert, damit vergrößert sich die Oberfläche des Eis und wird im Mund immer schneller erwärmt. Die Oberfläche der Nahrung bestimmt die Geschwindigkeit des Vorgangs, sprich: wenn man eine ganze Eiskugel auf einmal verschlingt braucht diese länger um sich der Umgebungstemperatur anzupassen als eine Eiskugel die man fein säuberlich in einzelne Teile „zerschleckt“ hat. Schließlich wird das Eis über die Speiseröhre in Richtung Magen befördert, mit den Magensäften vermischt und verweilt dort eine Zeit. Das Eis, oder was noch von dem Eis übrig geblieben ist hat nun die Temperatur der Umgebung angenommen (die deiner mittleren Körpertemperatur) und seine eigene Temperatur an die Umgebung abgegeben. Die im Eis enthaltenden Nährstoffe werden weiter zum Darm transportiert und können dort normal ins Blut aufgenommen werden.

Also wenn man deine Frage wie oben beschrieben aus einer rein physiologischen Sicht betrachtet kann man relativ einfach antworten: grundsätzlich ist es deinem Körper egal wie warm oder kalt Speisen sind, weil sich die Temperatur des Essens im Laufe des Verdauungsprozess an seine Umgebungstemperatur anpasst. Einen praktischen Schutzmechanismus hat uns Mutter Natur mit auf den Weg gegeben der uns davon abhält zu heiße/kalte Speisen zu essen: Schmerzrezeptoren im Mundraum, die empfindlich auf zu große Temperaturunterschiede reagieren, dadurch relativ schnell Alarm schlagen und automatische Reflexe auslösen.

Aus einer eher psychologischen Betrachtungsweise könnte man deine Frage aber auch sehen und andererseits argumentieren, dass ja die Assoziationen (also die Erinnerungen) die man mit kalten oder warmen Speisen über die Zeit gemacht hat durchaus einen Einfluss auf dein individuelles Wohlbefinden haben können. Wenn man z.B. lieben gelernt hat einzelne warme Speisen zu essen und sich dadurch wohler fühlt, kann das durchaus einen übertragbaren Effekt auf andere ähnlich beschaffene, warme Speisen haben und somit dein Körpergefühl nach dem Essen verbessern.
Zusammenfassend könnte man die Antwort auf deine Frage auf folgende Formel bringen: deinem Körper ist es zwar egal ob warm oder kalt, aber vielleicht dir nicht!

Eher vorsichtig sollte man mit Aussagen umgehen, die sich aus pseudowissenschaftlichen Denkansätzen ergeben, wo warme und kalte Speisen oftmals mit besonders „fördernden“ oder „stimulierenden“ Eigenschaften angepriesen werden. Dass damit teilweise grundlegende physikalische Prinzipien ignoriert werden, sollte einem daher ein wenig zu denken geben…

Beantwortet von Benjamin Missbach MSc, Forscher am Department für Ernährungswissenschaften der Uni Wien.

Frage: Wie groß ist das Universum?

von: Karim

Antwort: Lieber Karim,

das ist eine schwierige Frage, die derzeit niemand endgültig beantworten kann. Es kann sein, dass das Universum unendlich groß ist. Es kann aber auch sein, dass das Universum geschlossen ist, wie die Oberfläche der Erde oder eines Donuts. Wenn man auf der Erde immer geradeaus läuft und schwimmt, dann kommt man nach etwa 40.000 km wieder an seinen Ausgangspunkt zurück. Genauso würde man in einem geschlossenen Universum, in dem man in einem Raumschiff immer geradeaus fliegt, wieder an den Ausgangspunkt zurückkommen. Ob das tatsächlich so ist und wie groß in diesem Fall die Strecke wäre, die man zurücklegen müsste, wissen wir nicht. Allerdings sind wir inzwischen recht sicher, dass diese Strecke größer sein muss als der Durchmesser des "beobachtbaren" Universums, andernfalls hätten sich schon gewisse Beobachtungseffekte ergeben, die die Astronomen aber eben nicht gefunden haben.

Was ist nun das "beobachtbare" Universum? Wir wissen inzwischen recht genau, dass das Universum vor 13,7 Milliarden Jahre aus dem "Urknall" entstanden ist. Da sich Licht nicht unendlich schnell sondern nur der Lichtgeschwindigkeit von etwa 300.000 Kilometer pro Sekunde ausbreitet, hat Licht, das kurz nach dem Urknall von einem Punkt A ausgesandt wurde und uns jetzt erreicht, eine Strecke von 13,7 Milliarden Lichtjahren zurückgelegt. Dazu kommt, dass das Universum expandiert, d.h. dass die Abstände zwischen den Galaxien mit der Zeit immer mehr zunehmen. Wenn man das berücksichtigt, findet man, dass der Punkt A heute 46,6 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt ist. Das beobachtbare Universum ist also eine Kugel mit einem Radius von 46,6 Milliarden Lichtjahren um uns herum. Licht, das von Punkten außerhalb dieser Kugel ausgesandt wurde, hatte seit dem Urknall nicht genügend Zeit, um zu uns zu gelangen, so dass wir noch keine Information von dort erhalten haben. Diese Punkte liegen gewissermaßen hinter dem Horizont des sichtbaren Universums. Während dieser sichtbare Teil des Universums durch astronomische Beobachtungen immer besser erforscht wird, wissen wir über die Struktur des Universums insgesamt immer noch recht wenig, insbesondere wissen wir nicht, wie groß es ist.

Beantwortet von Dr. Oliver Czoske, Forscher am Institut für Astrophysik der Uni Wien.

Frage: Warum ist das Meer blau, wenn das Wasser doch eigentlich durchsichtig ist?

von: Theresa

Antwort: Liebe Theresa,
danke für Deine kluge Frage - auch die meisten meiner Studenten an der Uni wissen nicht, warum das so ist.
Also, zunächst einmal ist Wasser nicht so durchsichtig, wie man beim Betrachten eines Glas Wassers meinen könnte. So ist es selbst in den klarsten Seen oder im Ozean spätestens in 200m Tiefe finster. Wenn ein Lichtstrahl durch Wasser scheint, passiert nämlich folgendes: Das Licht trifft auf die Wassermoleküle (die kleinsten Wasserteilchen) und wird entweder von diesen "geschluckt" indem sich das Wasser erwärmt, oder das Licht "prallt ab" und ändert nur seine Richtung, auch in die Richtung, aus der es gekommen ist. Den ersten Vorgang nennt man Absorption, den zweiten Streuung. Beide sind von der Wellenlänge des Lichtes abhängig. Wie Du sicher weißt, sind im Sonnenlicht alle möglichen Farben enthalten, was man mit einem Glasprisma zeigen kann, welches das Licht in die Regenbogenfarben auftrennt. Auch der Regenbogen entsteht so, anstelle des Glasprismas bewirken Wassertröpfchen in der Luft die Farbauftrennung. Nun ist die Absorption am stärksten im Rotlicht und dieses Licht dringt nicht sehr tief ins Wasser ein. Jeder Taucher weiß, dass rote Seesterne schon in 10m Tiefe schwarz ausschauen. Die Streuung ist hingegen besonders stark im Blaulicht - das Licht, das AUS dem Wasser kommt und das wir sehen, ist daher überwiegend blau, eben das Meeresblau.

Übrigens ist auch der Himmel deshalb blau, weil das Sonnenlicht beim Durchgang durch die Lufthülle der Erde ebenfalls gestreut wird und besonders das blaue Licht aus allen Richtungen kommt. Ansonsten würde die Sonne wie ein Scheinwerfer aus einem schwarzen Himmel scheinen.

Ich hoffe, dass Du mit meiner Antwort zufrieden bist!
Liebe Grüße,
Jörg Ott
Meeresbiologe

Beantwortet von Prof. Dr. Jörg Ott, Institut für Meeresbiologie der Uni Wien.

Frage: Warum sind alle Menschen verschieden und nicht gleich?

von: Celine

Antwort: Wie bei allen Lebewesen werden unsere Merkmale von Genen bestimmt. Alle Menschen haben zwar die gleichen mehr als 20.000 Gene. Aber von jedem Gen gibt es viele verschiedene Varianten, sogenannte Allele. Das ist der entscheidende Punkt. Alle Allele des selben Gens geben zwar die gleiche Anweisung im Körper, tun das aber nicht mit der selben Qualität. Sie unterscheiden sich ein bisschen voneinander.
Grob vereinfacht kann man Menschen mit Autos vergleichen. Alle Autos haben zwar ein Lenkrad (salopp gesagt, das „Steuer-Gen“), aber das Lenkrad eines BMW sieht anders aus als jenes eines Mercedes. Es ist vielleicht auch leichter oder schwerer zu drehen als ein Lenkrad einer anderen Automarke. Auch haben alle Autos eine Hupe (das „Warn-Gen“), die sich aber bei den meisten Autos anders anhört. Usw.
Was aber uns Menschen, wie viele Lebewesen, von Autos unterscheidet, ist, dass wir uns paaren (kreuzen) können. Und wir haben jeweils zwei Stück von allen 20.000 „menschlichen“ Genen, eines von unserer Mutter und eines vom Vater, also insgesamt 40.000 Gene. Daher sind wir eine genetische Mischung von Mutter und Vater. Und wenn unsere Keimzellen (das sind die Eizellen bei Frauen bzw. die Samenzellen bei Männern) gebildet werden, dann wird dieses doppelte Genset auf ein einfaches (also auf 20.000) reduziert. Die Auswahl, ob bei einem Gen das väterliche oder das mütterliche Allel in eine Ei- oder die Samenzelle kommt, ist willkürlich (zufällig). Sicher ist nur, dass von jedem Gen eine Kopie in den Keimzellen vorkommt.
Man kann sich kaum vorstellen, wie viele unterschiedliche Kombinationsmöglichkeiten es gibt, bei 20.000 Genen mit jeweils zwei verschiedenen Varianten. Das bedeutet, dass schon eine einzige Ei- oder Samenzelle, über die sich eine Person sexuell vermehrt (mit einem Partner/einer Partnerin paart), schon nicht mehr genetisch identisch ist mit der Person selbst, in der sie gebildet wurde. Letztere hat ja sowohl eine mütterliche und eine väterliche Variante eines jeden Gens; unsere Keimzellen aber nur entweder die mütterliche oder die väterliche. Die gleiche Zufallsauswahl findet in den Geschlechtszellen der/des Sexualpartnerin/Sexualpartners statt. Ei- und Samenzelle verschmelzen zu einer Zelle, der Zygote, die dann wieder zwei Allele eines jeden Gens besitzt. Aus der Zygote entwickelt sich ein neuer Mensch, der zwar Ähnlichkeiten zur Mutter und zum Vater haben kann, aber eine individuelle Mischung von väterlichen und mütterlichen (oder großelterlichen) Genallelen hat und daher anders als Mutter, Vater, Schwester, Bruder oder gar einer nicht verwandten Person aussieht und auch in anderen Eigenschaften eine eigene Person ist. Nur eineiige Zwillinge sehen sehr ähnlich oder identisch aus, weil sie sich aus der selben Zygote entwickeln. Die persönlichen (charakterlichen) Unterschiede von eineiigen Zwillingen sind auf Umwelt/Umfeld/Erziehungs-bedingte Einflüsse zurück zu führen.
Die Unterschiede zwischen verschiedenen Menschen sind also die Allele, den Varianten eines jeden Gens. Wie sind verschiedene Varianten eines Gens entstanden? Sie entstehen zufällig beim Kopieren der Gene. Keimzellen entstehen aus anderen Zellen. Und dabei müssen alle Gene kopiert werden. Obwohl das Kopieren sehr genau erfolgt, kann es zu kleinen „Fehlern“ kommen; vielleicht in nur einem Gen von den 20.000. Über viele Generationen sind in unseren Ahnen wegen dieser Kopierfehler viele Allele für jedes Gen entstanden.

Beantwortet von Ass.-Prof. Mag. Dr. Arnold Bito, Fachbereich Zellbiologie der Uni Salzburg.

Frage: Was bedeutet Entropie in der Physik?

von: Anonym

Antwort: Die Entropie ist ein abstrakter Begriff der von Rudolf Clausius ca. 1850 erstmals verwendet wurde und heute eine fundamentale Kenngröße in der Thermodynamik ist, die prozessunabhängig als ein Maß für die Umkehrbarkeit einer Energieumwandlung steht.
Sie ist ohne die Definitionen der Energieerhaltung und Energieumwandlung (1. Hauptsatz der Thermodynamik) schwer zu erklären. Sie ist eine Rechengröße, die Auskunft darüber gibt, ob Prozesse (Vorgänge) natürlich ablaufen, wie weit sie umkehrbar sind usw.
Bei reibungsbehafteten Vorgängen (und die haben wir nun mal überall) nimmt die Entropie ständig zu (irreversible Entropie). Somit ergibt sich der 2. Hauptsatz der Thermodynamik mit der Aussage: In einem adiabaten geschlossenen System nimmt die Entropie zu, im Grenzfall (Reibungsfreiheit ...) bleibt sie gleich, eine Abnahme ist nicht möglich.

Beantwortet von AUniv.-Prof. DI. Dr. techn. Peter Sturm, Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik der TU Graz.

Frage: Könnten zwei Schwarze Löcher miteinander verschmelzen? Was passiert dann? Bilden sie gemeinsam eine Art Röhre?

von: Estella

Antwort: Ja, zwei Schwarze Löcher können miteinander verschmelzen. Dabei kommt am Schluss ein einziges, größeres Schwarzes Loch heraus.

Bei dem Verschmelzen von zwei Schwarzen Löchern zu einem einzigen wird sehr viel Energie in Form von Gravitationswellen abgestrahlt, die wir in den nächsten paar Jahren mit Experimenten wie "Advanced LIGO" messen werden können.

Eine numerische Simulation des Verschmelzens zweier Schwarzer Löcher ist in diesem Kurzfilm der Universität von Illinois dargestellt:
http://research.physics.illinois.edu/cta/movies/cbm/clips/BHBH_hplus.mov

Beantwortet von Ass.-Prof. Dr. Daniel Grumiller, Institut für Theoretische Physik der TU Wien.

Frage: Was ist mit ‚Verletzung der Kausalität‘ beim Thema Zeitreisen gemeint? Kann es sein, dass es bei Reisen in die Vergangenheit zu Komplikationen führen könnte, weil man dann z.B. möglicherweise zwei Mal existieren würde?

von: Remya

Antwort: Das Prinzip der Kausalität stellt ein grundlegendes Konzept der modernen Physik dar.
Man betrachte zwei (Raumzeit-) Ereignisse U und W. Allgemein stellt
Kausalität (lat. causa „Ursache“) eine Beziehung zwischen zwei (Raumzeit-)Ereignissen her, die sich a) beeinflussen können, und b) zeitlich chronologisch angeordnet sind.

Letzteres bedeutet, dass ein Ereignis nicht gleichzeitig auch in seiner eigenen Vergangenheit oder Zukunft liegen kann. Eines der beiden Ereignisse (U oder W) liegt also immer in der Vergangenheit des anderen Ereignisses: Die "Ursache" liegt in der Vergangenheit der "Wirkung".

Laut Relativitätstheorie geht die Vermittlung zwischen zwei Ereignissen, die miteinander verbunden sind (hier speziell: Ursache und Wirkung) mit finiter Geschwindigkeit (maximal mit Lichtgeschwindigkeit) einher.
Deshalb gibt es einen maximalen (räumlichen) Abstand zwischen diesen zwei Ereignissen. Der Abstand kann nicht grösser sein als diejenige Distanz, die das Licht in der Zeitdifferenz zwischen diesen beiden Ereignissen durchlaufen würde.
Ist der Abstand grösser, können sich diese beiden Ereignisse nicht beeinflussen. Insbesondere können sie dann auch nicht in kausalem Zusammenhang stehen.

Eine Reise in die eigene Vergangenheit ist damit aufgrund des Punktes b) der Kausalitätsbedingung schon nicht möglich.

Beantwortet von Assoz.-Prof. Dipl.-Phys. Dr. Anita Reimer, Institut für Theoretische Physik an der Uni Innsbruck.

Frage: Elektroautos werden derzeit immer mehr von den Politikern als die Superklimaretter angesehen. Woher soll die Energie kommen, PV und Windkraft wird wohl zuwenig sein. Der Transport der Energie ist auch ein Thema (keine neuen HV-Leitungen): Wie soll's also funktionieren?

von: Hans Peter

Antwort: Auf Grund des hohen Wirkungsgrades des elektrischen Antriebes und der Tatsache, dass BEV (battery electric vehicles = rein elektrische Fahrzeuge) beim Fahren keine CO2-Emissionen verursachen, sind Elektrofahrzeuge zum Erreichen der Klimaziele von großer Relevanz und können von der Politik medienwirksam sehr gut eingesetzt werden.

Wichtig in diesem Zusammenhang ist jedoch, woher der Strom kommt. Würde man Kohlekraftwerke zur Deckung des Energiebedarfs nutzen, wären die positiven Effekte des Elektrofahrzeuges wieder zunichtegemacht. Deshalb ist es von großer Bedeutung regenerative Energieressourcen (wie Windenergie, Photovoltaik, Wasserkraft, etc.) dafür einzusetzen. Energetisch betrachtet benötigen 200.000 BEV nur rund 1% des derzeitigen österreichischen Endenergieverbrauchs (Im Vergleich: Die österreichischen Windenergieanlagen (WEA) erzeugen aktuell etwa 3% des Strombedarfs). Das Potential die Mobilität elektrisch und regenerativ zur Verfügung zu stellen ist somit auf alle Fälle vorhanden.

Bezüglich des Transports der elektrischen Energie: Betrachtet man nur die Elektromobilität, kann mit einer Steuerung der Ladevorgänge (z.B. Verschiebung in die Nachtsenke) das Stromnetz geschont und somit ein Ausbau weitgehend verhindert werden. In diesem Zusammenhang spielt auch das Thema „Vehicle to Grid“ eine Rolle, bei dem die Batterie des BEV in Spitzenlastzeiten zum Teil entladen wird um das Stromnetz zu (unter)stützen.

Beantwortet von Dipl.-Ing. Markus Litzlbauer, Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe an der TU Wien.

Frage: Wie viele m² Solarzellen werden benötigt, um den jährlichen Energiebedarf der Menschheit (des Planeten Erde) abzudecken? Eine Antwort in m² wäre super!
Zusatzaufgabe: Wieviel Prozent der Erdoberfläche sind das bzw. wieviele Erdoberflächen werden dazu benötigt? Hinweis: Ich habe das bereits selber ausgerechnet, allerdings kann ich das Ergebnis nicht glauben, daher bitte ich darum, ob es jemand nachrechnen kann! Danke!
Weiters bitte ich um folgende Eckdaten (damit ich vergleichen kann): 1.) Angenommener Energieverbrauch aller Menschen des Planeten Erde für ein Jahr – in (Exa)Joule =? (Ich habe den Energieverbrauch des Planeten Erde im Internet für das Jahr 2009 gefunden und verwendet…). 2.) Wieviele Joule/MegaJoule produziert eine Photovoltaik/Solarzellen-Anlage pro m2 pro Jahr =? (Habe irgendeine Solaranlage in Deutschland genommen). 3.) Wie groß ist die Erdoberfläche in m2 =?

von: Wilhelm

Antwort: 1. Der momentane Energiebedarf der Menschheit beträgt etwa 500 EJ pro Jahr. Diese Zahl bezieht sich auf Primärenergie, z.B. Kohle, Rohöl, Erdgas, Wasserkraft, Biomasse und Kernenergie.

2. Nach Umwandlung bleiben etwa 350 EJ pro Jahr übrig in verschiedenen Formen von Sekundärenergie, wie etwa Elektrizität, Treibstoffe, Wärme, etc., davon entfallen ca. 20% auf die Elektrizität.

3. Eine Fläche von 300 x 300 km würde in sonnigen Gebieten wie der Sahara ausreichen, um den weltweiten Elektrizitätsbedarf zu decken. Die Fläche, um den gesamten Energiebedarf zu decken würde in etwa 900 x 900 km entsprechen. In mittleren Breitengraden, wie beispielsweise Zentraleuropa währe der Flächenbedarf mehr als zweimal größer, dort beträgt die Einstrahlung pro Jahr etwa 4GJ pro m2. Wieviel sich davon in Nutzenergie umwandeln lässt, hängt zudem vom Wirkungsgrad der Anlage ab.

4. Die Sonneneinstrahlung, welche auf die Erde trifft, ist etwa 10000-mal größer als der Primärenergiebedarf.

Beantwortet von Univ.-Prof. Nebojsa Nakicenovic, Professor für Energiewirtschaft an der TU Wien.

Frage: Welche Aufgaben hat der Netzbetreiber eines Verteilnetzes bei einspeisenden dezentralen Energieerzeugungsanlagen?

von: Thomas V.

Antwort: Der Netzbetreiber hat unter anderem die Aufgabe, die Höhe der Spannung eines Netzes innerhalb der Grenzen der verträglichen Toleranz zu halten. Das ist wichtig, weil sonst z.B. an das Netz angeschlossene Geräte nicht mehr richtig funktionieren können. Umgekehrt haben alle an das Netz angeschlossenen Geräte und Anlagen, also auch dezentrale regenerative Erzeugeranlagen, eine Auswirkung auf das Netz und die Spannung im Netz. Diese Auswirkungen bezeichnet man als „Netzrückwirkungen“, und sie sind umso größer, je größer der angeschlossene Verbraucher oder Erzeuger ist. Sind sehr viele oder große Lasten angeschlossen, sinkt z.B. die Spannung. Sind sehr viele oder große Erzeugeranlagen angeschlossen und speisen in das Netz ein, dann steigt die Spannung. Damit die Spannung innerhalb der Grenzen bleibt, die für alle an das Verteilnetz angeschlossenen Geräte verträglich sind, ist deshalb in den so genannten Technischen und Organisatorischen Regeln für Betreiber und Benutzer von Netzen (TOR) festgelegt, welche Untersuchungen, Genehmigungen und Maßnahmen in Abhängigkeit von der Größe der anzuschließenden Anlagen notwendig sind.

Beantwortet von Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Gawlik, Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe an der TU Wien.

Frage: Stimmt es, dass man versucht einen Aufzug zum Mond zu bauen? Ich habe im Fernsehen gesehen, dass man das versuchen möchte!

von: Martin

Antwort: Lieber Martin, einen Aufzug direkt von einem Punkt auf der Erde zu einem Punkt auf dem Mond zu bauen, ist nicht möglich, da sich diese beiden Punkte relativ zueinander bewegen (der Mond steht ja am Himmel nicht still).

Was man hingegen vielleicht machen kann (und worüber man nachdenkt), ist einen Aufzug zu einem sogenannten geostationären Satelliten zu bauen. Das wäre eine Plattform über dem Äquator in ca. 36000 km Höhe, d.h. in genau der Höhe, wo die Umlaufgeschwindigkeit entsprechend dem Keplerschen Gesetz genauso groß ist, dass sie genau die Drehgeschwindigkeit der Erde an der Erdoberfläche "ausbalanciert" (gleiche Winkelgeschwindigkeit). Schon heute gibt es in diesem geostationären Orbit viele Fernseh- und andere Kommunikationssatelliten und deswegen muss man seine Satellitenschüssel nicht permanent nachdrehen.

Das Problem bei der Sache ist "nur noch", ein geeignetes Tragseil zu finden, dass bei dieser Länge nicht unter seinem eigenen Gewicht reißt. Aber es gibt Hoffnung, denn die Materialwissenschaften machen enorme Fortschritte und Seile aus Kohlenstoffnanoröhrchen könnten in einigen Jahrzehnten so einen Aufzug möglich machen. Dann wäre man zwar immer noch nicht auf dem Mond, aber man könnte von dort aus, viel weiter draußen und nicht mehr so tief drinnen im Erdschwerefeld, mit viel weniger Treibstoffeinsatz zum Mond, zu Asteroiden und zum Mars fliegen.


Anmerkung Redaktion ScienceClip.at:
Weitere Informationen zum Thema gibt es im Podcast "Sternengeschichten" vom Astronomen & Wissenschaftsautor Florian Freistetter: http://youtu.be/59ouw3h-XIU

...oder auch auf der Website der Helmholtz Gemeinschaft: http://www.helmholtz.de/luft_raumfahrtfahrt_und_verkehr/umlaufbahn-alle-aussteigen-2699/

Beantwortet von Prof. Dr. Wolfgang Baumjohann, Direktor des Instituts für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in Graz

Frage: Wie funktionieren Handwärmer?

von: Lukas B.

Antwort: Handwärmer sind Kunststoffbeutel, die Wasser und ein hydratisiertes (wasserhaltiges) Salz enthalten. Taucht man den Beutel in heißes Wasser, erhöht sich die Temperatur und das Salz kann sich auflösen. Wenn sich der Beutel dann wieder abkühlt, bleibt das nach Essig riechende Salz (Natriumacetat) zunächst gelöst und kristallisiert erst blitzschnell, wenn man das in dem Beutel vorhandene Metallplättchen knickt. Durch das Knicken werden Kristallisationskeime erzeugt.

Bei der Kristallisation wird die "Kristallisationswärme" frei, die zu einem raschen Temperaturanstieg führt. Das Kissen bleibt so lange warm, weil die Wassermoleküle im Salz sich erst danach in einem langsameren Prozess wieder richtig anordnen, ein Prozess bei dem wieder Wärme frei wird.

Redaktion ScienceClip.at

Frage: Ich möchte gerne wissen wie Beamen, also übermitteln eines Zustandes von einem Teilchen auf ein anderes, funktioniert.

von: Katharina

Antwort: Verstößt das Beamen gegen unsere bisher bekannten Naturgesetze? Bis zum Jahre 1905 wäre die Antwort ein klares „Ja“ gewesen, denn bis dahin war die berühmte Einsteinsche Formel E=m×c2 unbekannt. Sie sagt aus, dass eine Masse m äquivalent zu einer Energiemenge E ist, und sich folglich Masse und Energie ineinander umwandeln lassen. Da ein elektromagnetisches Wellenfeld Energie enthält, wäre es prinzipiell möglich, einen Menschen in reine Strahlungsenergie zu verwandeln. Der Vorgang der Dematerialisierung ist damit physikalisch „erlaubt“ und verstößt nicht gegen unser Weltbild.

Trotzdem gibt es im Bereich der Atomphysik eine schier unüberwindbare, prinzipielle Hürde für das Beamen: Die sogenannte „Heisenbergsche Unschärferelation“, eine der vielen abstrakten Konsequenzen der Quantentheorie, die im Bereich der Mikrowelt gültig ist. Diese Theorie widerspricht in ihren Hypothesen der Welt, wie wir sie wahrnehmen, fast vollständig. Die fundamentale Annahme der Quantentheorie ist, dass es einen sogenannten „Welle-Teilchen-Dualismus“ gibt, d.h. dass jedes Teilchen, wie bspw. ein Elektron, sich unter Umständen auch wie eine Welle verhalten kann und umgekehrt: Licht kann auch in Form von Teilchen, als sogenannte „Photonen“, in Erscheinung treten. Man kann also niemals den Ort und den Impuls eines Teilchens – und damit seine Geschwindigkeit – gleichzeitig beliebig genau bestimmen. Dieser Sachverhalt ist seitdem als „Heisenbergsche Unschärferelation“ bekannt und vielfach in der Physik bestätigt worden.

Im Jahr 1993 fand ein Forscherteam im Rahmen einer theoretischen Arbeit bei IBM in Yorktown Heights (USA) heraus, dass die Unschärferelation zwar nicht kompensiert, aber dennoch äußerst subtil und vollständig im Rahmen der Quantentheorie umgangen werden kann. Das Prinzip dieser „Quanten-Teleportation“ basiert auf „Quanten-Korrelationen“. Es zeigt sich, dass in der Quantentheorie unter besonderen Umständen zwei Teilchen so miteinander über beliebige räumliche Distanzen verschränkt sein können, dass eine Veränderung des einen Teilchens unweigerlich zu einer instantanen gegensätzlichen Veränderung des anderen Teilchens führt.

Im Dezember des Jahres 1997 berichteten alle großen Nachrichtenagenturen, dass ein Forscherteam um Prof. Anton Zeilinger von der Universität Innsbruck dieses Verfahren genutzt hat, um ein Lichtteilchen zu teleportieren. Diese Experimente wurden ein Jahr später von Michael A. Nielsen, Emanuel Knill und Raymond Laflamme verbessert und zeigten, dass Teleportation prinzipiell möglich ist – zumindest die Teleportation von Photonen.

Der nächste Schritt, die Teleportation von Elementarteilchen wie etwa Elektronen, dürfte ungleich schwieriger sein, weil dann noch das Problem der gezielten De- und Rematerialisierung hinzukommt. Trotzdem wäre die Teleportation von Elektronen durchaus noch denkbar. Die Teleportation von ganzen Atomen oder gar Molekülen bis hin zu Organismen ist aber aufgrund der technischen Schwierigkeiten kaum vorstellbar.

Beantwortet von Prof. Dr. Metin Tolan, Professor für Experimentelle Physik an der TU Dortmund.

Frage: Wie kann es funktionieren, dass sich ein Tier selbst klont? Ich hab in einem Zeitungsartikel gelesen, dass man einen Gecko gefunden hat, der das kann! Stimmt es, dass man versucht Urzeittiere, wie z.B. das Mammut, rückzuklonen?

von: Martin

Antwort: 1. Einige Spezies können sich vermehren, ohne dass zwei verschiedene Geschlechter dafür benötigt werden. Dieser Parthenogenese genannte Vorgang führt zu identischen Nachkommen, also Klonen.

(Der Begriff Klonen kommt aus dem Griechischen "clonos" und bedeutet Zweig oder Ast, beinhaltet also eine Vermehrung durch Sprossung, wie im Pflanzenbereich weit verbreitet. Heute wird unter Klonen meist eine Gruppe genetisch identischer Tiere verstanden.)

2. Wiederum einige Spezies (bestimmte Gürteltiere) können natürlicherweise bis zu 10 genetisch identische Nachkommen (Klone) produzieren.

3. Das biotechnische Klonen gibt es seit Mitte der 1980er Jahre und beinhaltet die Übertragung einer ganzen Zelle in eine entkernte unbefruchtete Einzelle. Wenn man die Spenderzellen alle aus einer Herkunft nimmt, kann man auf diese Weise Klone erzeugen. Durch den Klonprozess im Labor entsteht ein Embryo, der dann auf ein Empfängertier übertragen werden muss.

4. Man versucht z.B. das Mammut zu klonen. Voraussetzung dafür ist: das Vorhandensein intakter Zellen (mit intakter Erbsubstanz) vom Mammut, Eizellen vom Mammut und ein Empfängertier (ein weibliches Mammut). Die Verwendung von Eizellen oder Empfängertieren anderer nah verwandter Spezies wird wohl nicht funktionieren. Die Voraussetzungen für das "Wiederauferstehen lassen" des Mammut sind also nicht gegeben. Es handelt sich dabei um Sensationsmeldungen, ohne echten Hintergrund.

Beantwortet von Prof. Dr. Heiner Niemann, Institut für Nutztiergenetik, Friedrich-Loeffler-Institut.

Frage: Wenn ich in das Universum hinaus Blicke, so blicke ich zugleich in die Vergangenheit. Könnte ich nur weit genug blicken, sähe ich zurück bis zum Anfang der Zeit, EGAL IN WELCHE RICHTUNG ich schaue, ich bin eingehüllt von dem Moment des Urknalls ringsherum. Der Mittelpunkt ist der Umfang... Warum behauptet die moderne Physik dennoch, das Universum expandiere?

von: M.

Antwort: Ab etwa 1915 entdeckte man aufgrund der Bewegung der Galaxien die Expansion des Universums: Wenn das Universum heute expandiert, bedeutet das, dass früher alle Teile des Universums näher zusammen waren. Extrapoliert man diesen Prozess in die Vergangenheit, kommt man zu einer Phase, in der alle Materie in einem sehr kleinen Bereich vereinigt war – dem Anfang des Universums. Die Zeitspanne von heute zurück bis zu dieser Phase gibt das Alter des Universums an. Und das sind nach unseren heutigen kosmologischen Modellen etwa 13,7 Milliarden Jahre. Wollen wir im Universum alte Dinge sehen, müssen wir sehr weit entfernte Dinge betrachten. Die Lichtteilchen, Photonen genannt, breiten sich mit einer endlichen Geschwindigkeit, der Lichtgeschwindigkeit von 299.793 km/s, aus. Sie sind umso länger zu uns unterwegs, je weiter weg von uns sie entstanden sind. Doch wo liegt der universelle Horizont – die älteste und fernste für uns sichtbare Lichtquelle? Etwa 300.000 Jahre nach dem Urknall, als das Universum sich genug abkühlte und ausdünnte wurde es erstmals transparent. Diese ältesten Lichtteilchen der sogenannten kosmischen Hintergrundstrahlung, also dem Nachleuchten des Urknalls, sind 13,7 Milliarden Jahre unterwegs! Und wie weit schauen wir dabei hinaus? Da sich nach der Relativitätstheorie kein Signal schneller als Licht ausbreiten kann, wäre eine schnelle Antwort 13,7 Mrd. Lichtjahre oder ca. 128 Trilliarden km in alle Richtungen. Das ist die Strecke, die Licht in 13,7 Mrd. Jahren - dem Alter des Universums - zurücklegen kann. Dieser Wert ist aber noch zu kurz gegriffen: In Wirklichkeit sind Objekte, deren Licht uns nach 13,7 Mrd. Jahren erreicht, durch die kosmische Expansion heute weiter von uns entfernt als zum Zeitpunkt der Lichtaussendung. Da wir mit diesen Objekten über das Licht in Verbindung stehen, ist der uns zugängliche Bereich also größer und umfasst ein Raumvolumen von deutlich mehr als 27,4 Mrd. Lichtjahre Durchmesser.

Beantwortet von Prof. Dr. Franz Kerschbaum, Institut für Astronomie an der Uni Wien.

Frage: Wie funktioniert das System mit der Erdwärme bei der Energiegewinnung für Haushalte?

Antwort: Das Prinzip ist ein umgekehrter Kühlschrank.
Man betreibt einen Kompressor, der ein Gas komprimiert. Wenn man Gas komprimiert, wird es heiß (merkt man z.B. wenn man eine Fahrradpumpe betätigt). Das heiße Gas heizt den Raum / das Haus.

Anschließend wird das Gas wieder entspannt (dekomprimiert) wobei es sich abkühlt. Dieses kühle Gas leitet man durch einen Kollektor, der z.B. in der Erde vergraben ist. Dort erwärmt es sich wieder, um es anschließend wieder zu komprimieren und aufzuheizen.

Der Vorteil des Systems ist, dass man wenig elektrische Energie einsetzt, um Wärme aus der Umwelt zum Heizen des Hauses zu nutzen.
Man spricht vom sogenannten Leistungsfaktor, der zwischen 2 und 3 liegt.
Ist dieser bei 2.5 so werden aus einem Teil elektrischer Energie 2.5 Teile Wärmeenergie gewonnen.

Prof. (FH) Dipl.-Ing. Dr. Peter Zeller, Studiengansleiter der Studienrichtung Öko-Energietechnik, FH Oberösterreich.

Frage: Wie baut man selber einen Motor?

von: Torus

Antwort: Ich habe einmal angenommen, dass du einen Elektromotor meinst. Einen solchen kannst du ganz leicht in weniger als einer Minute selber bauen. Du brauchst dafür einen Draht, eine Batterie (z.B. eine 9V Blockbatterie), einen Nagel und einen kleinen Dauermagneten. Gib zuerst den Dauermagneten auf den Kopf des Nagels. Dann nimm die Batterie und halte die Spitze des Nagels auf den Minuspol der Batterie, sodass der Nagel durch die Magnetkräfte auf der Batterie haften bleibt. Nimm nun die Batterie und halte ein Ende des Drahtes auf den Pluspol der Batterie und das andere auf den Nagel. Fertig ist der einfachste Elektromotor der Welt. Du kannst die Pole natürlich auch vertauschen. Es sollte sich nun die Drehrichtung ändern. Du hast soeben einen sogenannten Homopolar-Motor gebaut, den einfachsten Elektromotor der Welt. Er wurde erstmals von Michael Faraday, einem der großen Denker auf dem Weg zur modernen Elektrotechnik, im Jahr 1821 vorgeführt. Mehr Infos findest du auf http://de.wikipedia.org/wiki/Homopolarmotor . Weitere tolle Bauanleitungen gibt es z.B. auch auf http://www.youtube.com unter dem Stichwort "Elektromotor selber bauen".

Beantwortet von Dipl.-Ing. Peter Lagger (Mikroelektronik), Dissertant bei Infineon Technologies Austria.

Frage: Wie funktioniert der Motor eines Autos und wieso hat dieser sehr viel PS?

von: Alihan

Antwort: Der heutzutage am weitesten verbreitete Motor im Automobilbau ist der Verbrennungsmotor. Dieser wandelt die chemische Energie eines Kraftstoffs durch Verbrennung in mechanische Arbeit um. Die Verbrennung findet dabei im Brennraum statt, in dem ein Gemisch aus Kraftstoff und Umgebungsluft gezündet wird. Die Wärmeausdehnung des durch die Verbrennung heißen Gases wird genutzt, um einen Kolben zu bewegen. Bekannte Beispiele für Verbrennungsmotoren in Automobilen sind der Ottomotor und der Dieselmotor.

Aufbau:
Grundsätzlich besteht der Verbrennungsmotor aus dem Gehäuse, das sich in einzelnen Zylinder untergliedern lässt. Ein Zylinder besteht aus dem Kolben und der Pleuelstange. Im oberen Bereich des Gehäuses ist die Nockenwelle untergebracht, die für die Steuerung der Ventile (Einlass- bzw. Auslassorgan) zuständig ist. Die Kurbelwelle befindet sich an der Unterseite des Motorblocks und ist mittels Pleuelstange mit dem Kolben verbunden. Des Weiteren ist die Kurbelwelle für die Weiterleitung der mechanischen Arbeit an das Getriebe zuständig. Zum Funktionieren des Verbrennungsmotors beim Ottomotor werden zusätzlich noch Zündkerzen benötigt.

Funktionsweise:
Alle Kolbenmotoren arbeiten in vier Prozessschritten: Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausstoßen. Je nach Bau- und Funktionsweise des Motors werden diese Vorgänge unterschiedlich gesteuert. Wichtig für die Funktion ist, dass durch die Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs die Ausdehnung bei höherem Druck geschieht als das Verdichten.

Beschreibung der vier Prozessschritte:
1. Im ersten Takt wird während der Abwärtsbewegung des Kolbens ein Kraftstoff-Luftgemisch in den Zylinder "gesaugt".

2. Während des zweiten Taktes wird dieses Kraftstoff-Luftgemisch im Zylinder durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens verdichtet. Am Ende des zweiten Taktes erfolgt die Zündung (bei Ottomotoren durch die Zündkerzen, bei Dieselmotoren durch Selbstzündung).

3. Im dritten Takt verbrennt das gezündete Kraftstoff-Luft-Gemisch. Durch den damit entstehenden Anstieg der Temperatur und des Drucks wird der Kolben im Zylinder nach unten bewegt. Diese Längsbewegung des Kolbens wird dabei über die Pleuelstange auf die Kurbelwelle weitergeleitet und in eine Drehmoment-Bewegung umgesetzt.

4. Im vierten Takt schiebt der sich nach oben bewegende Kolben die verbrannten Abgase aus dem Zylinder.

Je nach Anforderung an das Fahrzeug, variiert die Leistung der im Automobil eingesetzten Verbrennungsmotoren. So ist es beispielsweise notwendig, um genügend Leistung für den Transport von schweren Gütern zu erzeugen, starke Motoren einzusetzen. Im Falle von geringen Leistungsanforderungen an das Fahrzeug kommen dementsprechend nur leistungsschwächere Verbrennungsmotoren zum Einsatz. Einfach gesagt, je leistungsintensiver die Anforderungen an den Verbrennungsmotor sind, desto stärker (mehr PS) fällt die Dimensionierung dessen aus.

Erläuternde Abbildungen kannst du dir in folgendem Vorlesungsskriptum von Prof. Geringer, TU Wien auf Seite 9-10 ansehen: www.ivk.tuwien.ac.at/inc/download.inc.php?dl=278

Beantwortet von Michael Planer, MSc, Projektassistent am Institute for Powertrains & Automotive Technology der TU Wien.

Frage: Wärmt eine Mikrowelle von innen oder von außen?

von: Florian

Antwort: Die Mikrowelle wirkt grundsätzlich von innen. Die Welle dringt in den Körper, den sie heizt, ein und verliert dabei Energie. Diese Energie wird in Wärme umgewandelt. Die Welle wird dabei geschwächt, oder - mit einem Fachausdruck - absorbiert. Das kann natürlich bedeuten, dass die Welle nur ein Stück weit in einen Körper eindringt und dabei restlos absorbiert wird. Dann wird eben nur eine Schicht in der Nähe der Oberfläche beheizt, die von der Mikrowelle trotz Absorption noch erreicht werden kann.

Verschiedene Materialien nehmen die Energie der Welle verschieden gut auf oder absorbieren verschieden gut. Wir sehen das etwa, wenn wir einen Apfelstrudel in einem Mikrowellenherd wärmen. Der Teig absorbiert Mikrowellen nicht so gut und bleibt daher kalt. Die eher feuchte Fülle absorbiert Mikrowellen stärker und wird daher sehr heiss.

Beantwortet von ao. Univ. Prof. Dr. Herbert Störi, Leiter des Instituts für Angewandte Physik der TU Wien.

Frage: Wie funktioniert ein QR-Code?

von: Annabelle

Antwort: QR steht für die englischen Worte “Quick” und „Response”, was schnelle Reaktion bedeutet, und Schnelligkeit war auch der Grund für die Erfindung dieser Art von Codes.
Händische Eingaben dauern oft sehr lange, zum Beispiel früher, als eingekaufte Artikel an der Supermarktkasse händisch eingetippt werden mussten. Deshalb ist man auf die Idee gekommen, die Eingabe automatisch über einen Computer zu machen.
Nun können Computer nicht so gut lesen wie wir Menschen, und tun sich zum Beispiel schwer mit Handschriften. Man nahm daher einfache Muster, die der Computer gut erkennen kann, zuerst in Form von dicken und dünnen schwarzen Strichen (Strich-Codes). Durch das einfache Drüberziehen der eingekauften Sachen im Supermarkt ging das Bezahlen nun viel schneller. Der Kassencomputer erkennt den Code und übersetzt die darin enthaltenen Informationen über Preis und Bezeichnung des Artikels, rechnet die Preise zusammen und druckt die Information auf dem Kassenbon aus.
QR-Codes sind eine Weiterentwicklung von Strichcodes, die Striche sind durch ein schwarz-weißes Punktmuster ersetzt. Man kann sich das so wie ein Schachbrett vorstellen, nur das die schwarzen und weißen Felder vertauscht werden können und ihre Anzahl nicht gleich sein muss. Auch diese Darstellung können Computer gut lesen und es ist damit eine sehr große Anzahl an unterschiedlichen Codes möglich. Die Unterscheidbarkeit ist auch wichtig, denn es sollten nicht zwei Dinge den gleichen Code haben. Man würde nicht gerne an der Kasse für einen Liter Milch 500€ zahlen, weil die denselben Code wie ein Fernseher hat. Mit QR-Codes, der nur 6x6 Punkte groß sind, können ca. 70 Milliarden unterschiedliche Codes erzeugt werden. QR-Codes haben oft 100x100 Punkte, man kann sich also vorstellen wie viele Möglichkeiten es da gibt, auch wenn man etwas Platz für die Orientierung (die Quadrate an den Ecken eines QR-Codes) bzw. die Fehlerkorrektur vorsehen muss. Denn auch wenn der Code beschädigt (z.B. es fehlt ein Stück oder er ist zerkratzt) kann er noch erkannt werden.
Und so können diese Codes in vielen Bereichen eingesetzt werden, das Prinzip der computer-lesbaren Information ist aber immer dasselbe. Wenn man zum Beispiel einen QR-Code mit dem Handy fotografiert, funktioniert das so ähnlich wie das Drüberziehen eines Artikels im Supermarkt. Der Computer, der in einem Handy eingebaut ist, erkennt den Code und verarbeitet ihn weiter. Anstelle von Preis oder Artikelbezeichnung ist aber zum Beispiel eine Website hinterlegt, zu der sich das Handy nun direkt verbindet. Und das geht wesentlich schneller (eben mit Quick Response) als die Internetadresse händisch einzutippen.

Beantwortet von Ass.-Prof. Mag. Dr. Gerhard Leitner, Institut für Informatik-Systeme, Alpen-Adria Universität Klagenfurt.

Frage: Wie funktioniert ein Aufzug?

von: Denise

Antwort: Ein Aufzug ist dazu da, Personen oder Lasten auf- oder abwärts zu transportieren. Damit ein Aufzug funktioniert, braucht man eine Kabine, Seile, Rollen und ein Gegengewicht und natürlich den Antrieb.

Der Antrieb ist oberhalb der Kabine angebracht. An einem Ende der Seile, die über die Antriebsrolle geführt werden, ist die Kabine und am anderen Ende ein Gegengewicht befestigt. Je nachdem in welche Richtung sich der Antrieb dreht, fährt der Aufzug hinauf oder hinunter. Das Gegengewicht dient dabei als Gewichtsausgleich, um den Antrieb zu entlasten.

Wenn Du das nächste Mal mit dem Aufzug fährst, achte darauf, ob der Aufzug von oben oder unten kommt – das Gegengewicht wird sich immer in die entgegengesetzte Richtung bewegen.

Beantwortet von Ing. Dieter Friedl, TÜV AUSTRIA Aufzugstechnik.

Frage: Wir haben festgestellt, dass sich ein grüner Laserpointer auf einem orangen Pullover gelb verfärbt. Beim Auftreffen auf jede andere Farbe blieb er grün. Woran könnte das liegen?

von: Christopher

Antwort: Vermutlich regt ihr bei dem orangen Pullover ein rotes Selbstleuchten an, - additive Farbmischung rot + grün gibt dann gelb.

Testet andere orange Stoffe, ob das immer so ist oder nur mit dem einen speziellen!

Beantwortet von Ao.Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Gernot Pottlacher, Institut für Experimentalphysik der TU Graz.

Frage: Wie funktioniert ein Handy?

von: Dzeneta

Antwort: Mobiltelefone – umgangssprachlich als „Handys“ bezeichnet – kommunizieren mittels elektromagnetischer Wellen. Zwei Handys „reden“ jedoch niemals direkt miteinander sondern benötigen dafür eine sehr komplexe, verteilte Infrastruktur, sogenannte Mobilfunknetze. Mehrere Mobilfunknetze, die jeweils von Mobilfunkbetreibern aufgebaut und betrieben werden, können nebeneinander existieren – in Österreich wären das z.B. derzeit die Mobilfunknetze von A1, T-Mobile oder Drei.

Mobilfunknetz

Ein Mobilfunknetz besteht aus sehr vielen, nebeneinander liegenden Mobilfunkzellen, die gemeinsam einen Großteil der Landesfläche abdecken. Wichtigste Komponente jeder dieser Mobilfunkzellen ist eine Sende- und Empfangsanlage, die sogenannte Basisstation, mit der das Handy kommuniziert und Informationen austauscht. Eine Mobilfunkzelle bezeichnet also den Bereich rund um eine Basisstation, innerhalb dessen ein Handy diese Basisstation erreichen kann. Die Größe der Mobilfunkzelle hängt von Bevölkerungsdichte und Sprachaufkommen vor Ort ab und kann von weniger als hundert Metern Radius im städtischen Raum bis zu mehr als 20km am Land reichen. Die Basisstationen haben deutlich sichtbare Antennen, die in der Stadt auf Dächern, am Land bevorzugt auf hohen Masten montiert werden. Datenkabel verbinden Basisstationen mit der zentralen Steuerung des Mobilfunknetzes und leiten den Großteil der Information vom Handy an diese Zentrale weiter. Letztere ermöglicht den Gesprächsaufbau zu anderen Handys (im gleichen oder in anderen Mobilfunknetzen) oder zu Telefonen im Festnetz.

Funktionsweise und Gesprächsaufbau

Ein Handy meldet sich mit nach dem Einschalten automatisch im Kontrollzentrum, also der Zentrale des Mobilfunkbetreibers an. Dafür beansprucht das Handy die Hilfe der nächstliegenden Basisstation des eigenen Netzes, die die Informationen zwischen Handy und Zentrale überträgt. Ein wichtiger und notwendiger Bestandteil dabei ist die SIM-Karte, die ihr von eurem Mobilfunkbetreiber erhalten und in euer Handy eingelegt habt. Diese SIM-Karte enthält unter anderem die Informationen, die es dem Mobilfunknetz erlaubt, euer Handy einer bestimmten Telefonnummer zuzuordnen. Das heißt, eure Telefonnummer hängt nicht vom Mobiltelefon ab, das ihr verwendet, sondern nur von der SIM-Karte, die ihr eingelegt habt. Als Sicherheitsmaßnahme gibt die SIM-Karte den Zugriff auf diese Informationen nur nach Eingabe eurer PIN-Nummer frei.
Sobald der erste Informationsaustausch zwischen Handy und Mobilfunknetz erfolgreich abgeschlossen wurde, weiß das Mobilfunknetz, wo und wie es euer Handy erreichen kann. Das heißt, ihr könnt Anrufe entgegennehmen oder wen anrufen. Die beschriebene Anmeldung erfolgt übrigens automatisch und ist für euch als Handynutzer im Allgemeinen nicht sichtbar. Sollte euer Handy einmal „keinen Empfang“ oder „kein Netz“ melden, heißt das, dass es keine Funkversorgung eures Mobilfunkbetreibers an eurem Standort gibt. Aus technischer Sicht findet das Handy keine Mobilfunkzelle, die nahe genug wäre, um mit eurem Handy zu kommunizieren. Verbessern könnt ihr den Empfang meistens indem ihr z.B. in Gebäuden ans Fenster geht, das Gebäude oder Auto verlasst, oder im Freien höher gelegene Standorte aufsucht.

Mobilität

Wenn ihr zu Fuß, im Auto oder in der U-Bahn unterwegs seid und telefoniert, verlasst ihr möglicherweise den Versorgungsbereich eurer Mobilfunkzelle. In diesem Fall muss euer Handy sich eine neue Mobilfunkzelle eures Betreibers suchen und, falls ihr gerade am Handy redet, das Gespräch an diese neue Zelle übergeben. Diese Übergabe nennt man „Handover“. Wenn einmal ein Gespräch abbrechen sollte – was eher selten vorkommt – geschieht das meistens wegen zu schwacher Funkversorgung oder während eines Handovers bei euch oder eurem Gesprächspartner.

Roaming

Obwohl euer Betreiber im Ausland keine Mobilfunkmasten aufgestellt hat, könnt ihr mit eurem Handy auch dort telefonieren – das bezeichnet man als „Roaming“. Euer Mobilfunkbetreiber hat dafür Abkommen mit vielen Betreibern weltweit, die in ihren eigenen Ländern Mobilfunknetze aufgebaut haben. D.h., ihr verwendet im Ausland ein dortiges Mobilfunknetz, das die Anrufe an das Netz eures Mobilfunkbetreibers daheim weiterleitet. Der Betreiber des ausländischen Mobilfunknetzes wird für diese Nutzung von eurem Mobilfunkbetreiber bezahlt. Deshalb sind die Kosten beim Telefonieren im Ausland auch höher als im Inland. Im Gegensatz zu Telefonaten im Inland müsst ihr im Ausland auch für eingehende (angenommene) Anrufe zahlen. Besondere Sorgfalt ist in Grenznähe notwendig. Da kann es vorkommen, dass euer Handy als beste Funkversorgung eine Mobilfunkzelle aus dem Ausland auswählt – obwohl ihr euch in Österreich befindet. Ein Anruf wird in diesem Fall wie ein Auslandstelefonat vergebührt.

Beantwortet von DI Mag. Dr. Joachim Fabini, Institute of Telecommunications der TU Wien.

Frage: Gibt es bereits rechenfähige Quantencomputer?

von: Bettina

Antwort: Die Antwort ist im Prinzip „Ja“, aber ihr Zahlenraum ist sehr begrenzt. Der bisher größte rechenfähige „Quantencomputer“ konnte nur bis 15 zählen und wurde von einer Gruppe von Wissenschaftlern in Kalifornien entwickelt. Genauer gesagt, konnte dieser Quantencomputer die Faktoren der Zahl 15 bestimmen, also 5 und 3 (5x3=15). „Dafür braucht man keinen Quantencomputer“, wirst du dir denken! Aber man muss, wie bei allen wissenschaftlichen Entdeckungen, bei den einfachen Sachen beginnen.

Ein Quantencomputer arbeitet, wie andere Computer auch, mit sogenannten Bits, oder auch Quanten-Bits (Qubits). Jeder (Qu)Bit kann den Wert 0 oder 1 annehmen, und wenn man die 0 und die 1 aneinander reiht, erhält man eine sogenannte Binärzahl. Beispielsweise entspricht die Binärzahl 1011 „unserer“ 11. Mit 4 Qubits kann man also von 0 bis 15 zählen, wie bei dem oben erwähnten Quantencomputer aus Kalifornien.

Es gibt Wissenschaftler, die im Prinzip noch mehr Qubits zusammenlegen konnten (man nennt diese Quantenzusammenlegung „Verschränkung“). Zum Beispiel konnte eine Gruppe aus Innsbruck 14
Qubits verschränken, was im Prinzip bedeuten würde, dass ihr Quantencomputer bis 16387 zählen könnte. Nur ist ihre Verschränkung noch etwas ungenau und man konnte damit noch keine wirklichen Rechnungen anstellen. Trotzdem ist das ein riesiger Fortschritt im Vergleich zum 4-Qubits Quantencomputer aus Kalifornien.
Die Kanadische Firma „D-Wave“ versucht, kommerzielle Quantencomputer herzustellen und behauptet, einen Computer mit 512 Qubits gebaut zu haben. Es ist aber zweifelhaft, ob es ein echter Quantencomputer ist, und ob er jemals schneller als ein „normaler“ Computer werden kann (zur Zeit ist er sicherlich viel langsamer). Trotzdem werden NASA und Google daran sehr interessiert sein.

Der Weg zu einem rechenfähigen Quantencomputer ist lang, aber die Fortschritte der letzten Jahre waren enorm, so dass es vielleicht in 10-20 Jahren soweit sein wird.

Beantwortet von Univ.-Prof. Dr. Enrico Arrigoni, Institut für Theoretische Physik und Computational Physics der TU Graz.

Frage: Ist es möglich, dass frühere Zivilisationen sogar (technologisch) höher entwickelt waren als unsere jetzige, wir aber keine Spuren davon finden können?

von: Nicholas

Antwort: Die Kulturen der Antike (wie z. B. Ägypter, Perser, Griechen, Römer) haben − gemessen am Stand ihres technologischen Wissens − erstaunliche Leistungen im Bereich der Bautechnik, Medizin, Astronomie und auch der Logistik/Organisation hervorgebracht. Ich erinnere nur an Bauwerke wie die Pyramiden oder die gräko-römischen Tempel, an Zahnprothesen und komplexe Kalender-Vorrichtungen (z. B. die astronomische Uhr von Antikythera). Vieles von diesem Wissen ist in den nachfolgenden Jahrhunderten verloren gegangen und musste erst wieder neu „gefunden“ werden. Es ist allerdings klar und unzweifelhaft, dass die früheren Zivilisationen vom heutigen technologischen Entwicklungsstand weit entfernt waren. Dieser ist das (Zwischen)Ergebnis eines langen Entwicklungsprozesses.

Beantwortet von Univ.-Prof. Mag. Dr. Petra Amann, Institut für Alte Geschichte und Altertumskunde, Papyrologie und Epigraphik an der Universität Wien

Frage: Was in Japan mit den AKWs jetzt passiert ist furchtbar. Ich habe gelesen, dass die Kernfusion viele Vorteile gegenüber der Spaltung hat. Stimmt das, und was sind die Vorteile. Wenn das stimmt, warum wird über die Fusion zur Energieerzeugung fast nie gesprochen und Geld zur schnelleren Entwicklung investiert?. Ich weiß, dass es den Iter geben wird. Warum dauert das alles immer länger. Ich weiß, das sind einige Fragen, aber bitte beantworten.

von: Gerhard

Antwort: Der Vorteil der Kernfusion ist, dass viel mehr Energie als bei einer Kernspaltung freigesetzt wird. Diese Kurve (link) beschreibt die Bindungsenergie von Atomkernen. Wie man sieht ist die Kurve auf der linken Seite viel steiler als auf der rechten Seite. Es wird daher bei einer Kernfusion ein Vielfaches an Energie frei. Ein weiterer Vorteil ist das Wegbleiben radioaktiven Abfalls.

Da sich Wasserstoffkerne aber auf Grund der gleichen Ladung sehr stark abstoßen ist eine sehr hohe kinetische Energie (=hohe Temperatur, Geschwindigkeit) notwendig um sie nahe genug aneinander zu bringen. Man muss die elektrische Abstoßung überwinden um in den Bereich der starken Wechselwirkung (Kernkräfte) vordringen zu können.

Das heißt es muss sehr viel Energie aufgewendet werden um überhaupt eine Kernfusion zu erreichen. Bis jetzt konnten solche Reaktion nur in Anlagen erreicht werden die einen negativen Wirkungsgrad hatten.

Der ITER wäre die erste Anlage, die mehr Energie produziert als sie benötigt. Auf Grund der enorm hohen Kosten für diesen Komplex ist es momentan sehr schwierig die notwendigen finanziellen Mittel aufzutreiben.

Die europäische Atomgemeinschaft EURATOM (das österreichische Volksbegehren zum Austritt fand im März 2011 statt) fördert übrigens mit dem Großteil ihrer Gelder (mehr als 2000 Mio. EUR) die Fusionsforschung rund um ITER.

Beantwortet von Tobias Kulenkampff und Markus Salletmaier, Forscher am Atominstitut der TU Wien.

Frage: Was passiert wenn ein Blitz ins Wasser einschlägt mit den Fischen? Leben sie oder sterben sie?

von: Aleyna D.

Antwort: Bei einem Blitzschlag ins Wasser hängt es von vielen Faktoren ab, ob die Fische überleben oder nicht:

- Wie stromstark ist der Blitz,
- wie weit sind die Fische vom Blitzeinschlagspunkt entfernt, und vor
allem
- in welcher Richtung stehen die Fische zum Blitzeinschlagspunkt:
radial oder tangential.

Zur Erklärung:

Der Blitz ist eine Stromquelle und der Blitzstrom verteilt sich bei einem Einschlag im Wasser, wie auch am Boden radial. Jedes Lebewesen ist dann einer Spannung ausgesetzt. Steht der Fisch radial zum Einschlagspunkt, ist der Spannungsabfall am Fisch größer als wenn er tangential zum Blitz steht, und er hat dann weniger Überlebenschancen. Die Spannung, die auf den Fisch einwirkt, ist natürlich auch größer, je näher der Fisch sich zum Blitzeinschlagspunkt befindet bzw. je größer die Blitzstromstärke ist.

Beantwortet von Dr. Wolfgang Schulz, Wissenschaftler bei der österreichischen Blitzforschungsstelle ALDIS (Austrian Lightning Detection and Information System).

Frage: Wodurch entsteht elektrisches Rauschen bei elektronischen Bauteilen?

von: Peter T.

Antwort: In elektronischen Bauteilen findet man viele verschiedene Ursachen für Rauschen, aber natürlich sind nicht alle gleich stark. Meistens genügt es folgende zwei Rauschquellen zu betrachten: "Schrotrauschen" und "thermisches Rauschen".

Beim Schrotrauschen sieht man, dass der elektrische Strom aus einzelnen Elektronen besteht, die unabhängig voneinander fließen. Die kleinstmögliche Ladungsmenge (die des Elektrons) beträgt 1.61E−19 A sec. Die Elektronen kommen nicht als gleichmäßiger Fluß daher, sonder zufällig mit einer statistischen Verteilung (z.B. wie fallende Regentropfen). Dadurch entsteht ein zeitlich schwankender Strom.

Beim thermischen Rauschen sieht man, dass mit steigender Temperatur die Elektronen immer häufiger mit den Gitteratomen des elektronischen Bauteils zusammenstoßen. Die Elektronen bewegen sich zwar mit einer mittleren Geschwindigkeit in Richtung des elektrischen Feldes, durch die häufigen Stöße ändern sie aber ständig ihre Flugbahn und es ergibt sich ein zusätzlicher Rauschstrom.

Zur Berechnung wird das elektrische Rauschen in Schaltungen übrigens als Rauschstromquelle oder Rauschspannungsquelle dargestellt. Das Qualitätsmaß für ein durch Rauschen gestörtes Signal ist das Signal-Rausch-Verhältnis.

Beantwortet von Dipl.-Ing. Stefan Kalchmair, Forscher am Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen an der TU Wien.

Frage: Was hat es mit den Kornkreisen auf sich? Jeder sagt es seien Aliens gewesen.

von: Laura B.

Antwort: Die Kornkreise (kreisförmig flach lagernde Getreidebestände) vor der Ernte stammen in aller Regel von der Landjugend, die sich einen Spaß daraus macht, das Getreide kreisförmig platt zu walzen oder zu treten. Auch Künstler sollen schon Kombinationen mehrerer Kreise als Kunstwerk in Feldern installiert haben. Die Landung von Aliens wurde bisher noch nie nachgewiesen, wenn auch manche Menschen daran glauben.

Beantwortet von Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.nat.techn. Hans Peter Kaul, Leiter der Abteilung Pflanzenbau an der BOKU Wien.

Frage: Wann wird es passieren, dass man einen Menschen einfrieren und wieder auftauen kann?

von: Lukas

Antwort: Deine Frage nach einem Zeitpunkt zu beantworten ist sehr schwierig. Beim Einfrieren von Gewebe werden die Zellen, die das Gewebe aufbauen durch das Eis geschädigt. Einige Tiere wie z.B. manche Frösche sind in der Lage im Körper Stoffe zu bilden, die als „Frostschutz“ diesen Effekt verhindern.

Um nun bei Menschen Ähnliches zu erreichen, müsste man nicht nur das Blut austauschen, sondern auch in die Zellen des Gewebes einen „Frostschutz“ einbringen. Außerdem müsste der Übergang von "lebend und vital" zu "eingefroren" extrem rasch vonstatten gehen, um nicht durch den Sauerstoffmangel nach Erliegen des Kreislaufs (Herzstillstand) eine unumkehrbare Schädigung zu verhindern. Daher glaube ich, dass noch eine sehr lange Zeit vergehen wird, bis das Einfrieren, Auftauen und Wiederbeleben eines Menschen gelingt.

Beantwortet von Univ.-Prof. Rudolf Stollberger, Professor für Medizintechnik an der TU Graz.

Frage: Gibt es die "Spiegelwelt" wirklich? Wenn ja, sind wir einmal in unserer Welt und einmal in einer anderen Welt?

von: Laura B.

Antwort: Ob es neben unserem Universum noch andere gibt, wissen wir noch nicht. Viele der modernen physikalischen Theorien deuten aber darauf hin und manchen Hypothesen, wie z.B. der Stringtheorie, zu Folge, ist unser Universum tatsächlich nur Teil eines viel größeren Multiversums.

Es wird vermutlich noch einige Jahrzehnte dauern, bis wir tatsächlich wissen, ob unser Universum allein ist oder nicht. Wir werden aber mit ziemlicher Sicherheit nie in der Lage sein, von einem Universum in ein anderes zu reisen. Die verschiedenen Bereiche des Multiversums sind für immer voneinander getrennt.

Beantwortet von Dr. Florian Freistetter, promovierte am Institut für Astronomie an der Uni Wien.

Frage: Ist es wahrscheinlich, dass in absehbarer Zeit Kontakt zwischen Menschen und außerirdischem, vielleicht sogar recht intelligentem Leben stattfinden wird?

von: Nicky

Antwort: Von Menschen ausgehend sehe ich zurzeit keine Chance mit intelligenten Außerirdischen zusammenzutreffen, da unsere Technologie und unser Wissen über außerirdisches Leben weit davon entfernt ist

a) zu anderen Sonnensystemen zu fliegen und
b) wissen wir nicht, wie oft im Kosmos andere Lebensformen sich ähnlich oder weiter als die Menschen entwickelt haben.

Wenn es im Kosmos andere hochentwickelte außerirdische Zivilisationen gäbe und diese uns entdecken würden oder auch schon entdeckt haben, dann müsste man sich die Frage stellen ob diese Wesen mit uns Kontakt aufnehmen würden oder nicht.

Beantwortet von Dr. Helmut Lammer, Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW).

Frage: Der Energiebedarf um mit dem Auto von A nach B zu kommen ist für das Elektroauto gleich dem Benzinauto. Wo ist dann der Vorteil bei der Energiegewinnung?

Antwort: Der bedeutendste Vorteil des Elektromotors liegt in seiner hohen Effizienz. Der mittlere Wirkungsgrad liegt bei ca. 95% und ist somit in etwa drei Mal größer als jener eines Verbrennungsmotors. Dadurch wird kaum Abwärme erzeugt; dies hat jedoch zum Nachteil, dass die Energie zum Heizen aus der Batterie zur Verfügung gestellt werden muss. Zum Vergleich: Der Energiebedarf für den Fahrbetrieb (inkl. Klimatisierung – heizen & kühlen) eines Elektrofahrzeugs liegt je nach Fahrsituation zwischen ca. 50-60% eines konventionellen Pkw. Der Energiebedarf inkl. Energiebereitstellung, sowie der klimatische Nutzen (CO2-Emissionen) hängen naturgemäß stark vom regenerativen Energieanteil der Stromerzeugung ab. Daher ist es für den Erfolg der Elektromobilität enorm wichtig erneuerbare Energiequellen wie Wasserkraft, Photovoltaik, Windenergie, etc. für die Stromgewinnung zu verwenden.

Beantwortet von Dipl.-Ing. Markus Litzlbauer, Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe an der TU Wien.

Frage: Warum ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum nicht zu übertreffen?

von: Nicholas

Antwort: Einsteins spezielle Relativitätstheorie hat die bis Anfang 1900 verwendete Newtonsche Physik verbessert. Die Theorie liefert genaue Aussagen, die in zahllosen Experimenten überpüft und für richtig befunden wurden. Ein Beispiel dafür ist unser GPS, das ohne Berücksichtigung der speziellen Relativitätstheorie nicht funktionieren würde. Zentraler Punkt der Relativitätstheorie ist aber genau diese Aussage: Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum kann nicht übertroffen werden.

Selbst wenn ein fiktives Raumschiff mit 0.6 facher Lichtgeschwindigkeit fliegend einen Ball mit 0.6 facher Lichtgeschwindigkeit nach vorne schießen könnte: die Geschwindigkeiten addieren sich nicht einfach, sondern die Ballgeschwindigkeit ist kleiner als die Lichtgeschwindigkeit!

Beantwortet von Prof. Dr. Christian B. Lang, Institut für Physik an der Uni Graz.

Frage: Wieso empfinden wir manche Melodien beruhigend und manche sehr aufwühlend?

von: Laura

Antwort: Diese Frage sieht auf den ersten Blick recht einfach aus, sie ist es aber nicht - aber sie ist sehr gut gestellt: die Frage bezieht sich nämlich einerseits auf die Melodien selbst, andererseits aber auf unser Empfinden. Dies ist ein großer Unterschied, denn wir alle empfinden Dinge (also auch Melodien) niemals gleich, wir haben alle eine andere Geschichte, andere Vorlieben, und verschiedenartige Bildung. Eine Melodie mag zwar die gleiche sein, zwei Personen werden sie aber jeweils anders empfinden.
Wenn ein Mensch Musik hört, nimmt er natürlich nicht nur eine Melodie wahr. Musik besteht mindestens auch aus ihrer Entwicklung in der Zeit (also Rhythmus) und ihrer Klanglichkeit (etwa mit welchem Instrument gespielt wird, oder ob gesungen wird), aus ihrer Lautstärke und ebenso wirkt ihr Umfeld (etwa ob auf einem Konzert gespielt wird, ob man alleine mit Kopfhörer hört, usw.).

Innerhalb der Musikwissenschaft beschäftigt sich besonders die sogenannte Musikpsychologie mit solchen Fragestellungen. Ich werde zuerst versuchen, die Frage anhand von Forschungsergebnissen der Musikpsychologie zu beantworten. Mal sehen, wie weit wir damit kommen:
Betrachten wir als erstes nur die Melodien: es gibt Studien, die recht klar zeigen, dass Melodien mit kleinen Intervallen (das sind die Abstände zwischen den einzenen Tonhöhen) weniger aktivierend wirkt als mit großen Intervallen; ebenso wirken tiefe Lagen (Bass, Alt) weniger aktivierend als hohe (Tenor, Sopran). Insgesamt scheinen also Melodien in tieferen Lagen und mit kleinen Intervallschritten eher beruhigend zu wirken, während Melodien in hohen Lagen mit großen Intervallen wohl eher aufwühlend sind.
Daneben kommt es noch darauf an, welche Töne gespielt oder gesungen werden. Wenn die Töne (auch wenn sie hintereinander klingen) eine sogenannte Konsonanz bilden (etwa einen Dreiklang, Terz, oder Sext) bringt dies eine unterschiedliche Empfindung hervor, als wenn sie Dissonanzen bilden (etwa Sekund, Septime, oder den Tritonus, das sind 6 Halbtonschritte). Eine Melodie, die mehr Dissonanzen bildet, wird allgemein eher als unangenehm, spannend oder aufwühlend empfunden, während konsonante Melodien eher beruhigend, aber auch eher langweilig empfunden werden.
Wie gesagt beinhaltet Musik aber noch andere Aspekte. Schnelles Tempo und komplexe Rhythmen, sowie hohe Lautstärke rufen allgemein auch eher Empfindungen wie Spannung oder Aktivierung hervor, während leise Musik mit einfachen Rhythmen und langsamem Tempo eher beruhigend wirkt.

Dies in etwa sagt die Musikpsychologie zu Deiner Frage. Psychologie bezieht sich aber meist auf eine Art "Durchschnittsmensch", üblicherweise mit einer westlichen, "klassischen", also europäischen Musikauffassung. Die Musiksoziologie (Wissenschaft von der Bedeutung der Musik in der Gesellschaft) dagegen würde gleich nachfragen: "empfindet etwa ein Opernbesucher die gleiche Melodie als beruhigend wie ein Death-Metal-Fan?" und es ist ganz klar, dass dem nicht so ist. Musiksoziologen würden sagen, dass diese Art der Empfindung "konstruiert" ist, das heißt, dass sie vom sozialen Umfeld und von der Geschichte eines Individuums "gemacht" wird. Die musikalische Vorbildung ist hier ganz wichtig, z.B. je nachdem ob eine Person nun lieber Mozart-Opern hört oder vollverzerrte Stromgitarrenorgien, wird sie auch Empfindungen wie "beruhigend" oder "aufwühlend" jeweils ganz anderen Melodien oder Musikstilen zuschreiben. Neben der psychologischen Wahrnehmung und Verarbeitung spielt also auch das soziale Umfeld eine wichtige Rolle.

Eine weitere Wissenschaftsdisziplin, die Ethnomusikologie (Wissenschaft von Musik in den vielen Kulturen der Welt) hat auch etwas zu Deiner Frage zu sagen. Es gibt nämlich sehr viele Musiktraditionen auf dieser Welt, wo ganz andere Töne und Tonabfolgen verwendet werden als in der klassischen oder der Pop-/Rock-Musik. Beispielsweise die sehr kunstvolle Musik der indonesischen Gamelan-Orchester oder der ostafrikanischen Amadinda-Xylophone verwendet Klänge, die etwa in europäischem (und musikpsychologischem) Denken gar nicht konsonant oder dissonant sein können. Auch das Zeitempfinden ist ganz anders, Gamelan-Musik kann gleichzeitig extrem langsam werden, während sehr viele Töne gespielt werden, wodurch der ewig langsame Grundrhythmus wiederum als spannend empfunden wird. Amadinda-Musik wird meist so rasend schnell gespielt, dass Europäer dies stets als "aufwühlend" empfinden, obwohl die lokalen Musiker in Ostafrika vielleicht etwas für sie gerade sehr Beruhigendes spielen.

Insgesamt denke ich, dass ich Deine Frage so beantworten kann: innerhalb einer Gesellschaft oder einer Kultur gibt es meist Regeln, Gewohnheiten, alte tradierte Musikstile, usw., die jeweils recht klar vorschreiben oder vorschlagen was als beruhigend oder aufwühlend gilt. Diese Regeln und Gewohnheiten sind aber wiederum unterschiedlich, Heavy-Metal-Fans, Opernliebhaber, ostafrikanische Xylophonspieler oder indonesische Gamelan-Hörer folgen dahingehend jeweils ganz anderen Gesetzmäßigkeiten. Wenn bestimmte Musikrichtungen oder Melodien für Dich speziell beruhigend oder aufwühlend sind, empfindet vielleicht schon eine Deiner Klassenkameradinnen etwas anderes. Das ist ja etwas, was Musik so interessant macht, und gleichzeitig so mächtig: wenn wir die gleiche Musik mögen, also unser Empfindungen ähnlich funktionieren, dann verstehen wir uns meist recht gut, oder nicht?

Beantwortet von Dr. Bernd Brabec de Mori, Senior Scientist am Institut für Ethnomusikologie der Kunstuniversität Graz, Universitätsassistent am Zentrum für Systematische Musikwissenschaft der Karl-Franzens-Universität Graz.

Frage: Woher kommen Wolken?

von: Almir

Antwort: Wolken entstehen, wenn Wasserdampf kondensiert. Von Seen, Flüssen und Pflanzen verdunstet Wasser in die Luft und wird mit dem Wind in alle Richtungen transportiert - auch in die Höhe. Wenn es kälter wird, kondensiert der Wasserdampf wieder, und es entstehen viele sehr kleine Tröpfchen. Wir sehen dies als Wolken. Wenn die Tröpfchen wieder verdunsten, lösen sich die Wolken auf, wenn die Tröpfchen wachsen, weil immer mehr Wasserdampf kondensiert, dann können sie so groß werden, dass sie als Regentropfen herunterfallen. Dann regnet es.

Beantwortet von Univ.-Prof. Dr. Helga Kromp-Kolb, Institut für Meteorologie / Department Wasser-Atmosphäre-Umwelt der BOKU Wien.

Frage: Warum muss man sterben?

von: Esma und Pamela

Antwort: Liebe Esma, Liebe Pamlea,

“…death is very likely the single best invention of life.” sagte der charismatische Apple Gründer Steve Jobs in seiner Rede anlässlich der Graduiertenfeier im Jahre 2005 an der Universität Standford, USA. Jobs bezog sich auf den Kreislauf des Lebens in dem Altes durch sein Sterben Platz für das Jüngere macht, das damit selbst zum Alten wird. Neben dieser sehr pragmatischen, und wie ich meine, auch richtigen Ansicht über den Sinn des Sterbens, gibt es aber auch einen biologischen Hintergrund warum (fast) alles Lebende auf unserem Planeten vergänglich ist. Prinzipiell sollte man von zwei Prozessen des Alterns sprechen:

1. Führt eine Verkürzung der so genannten Telomeren, das sind die Enden der Chromsomen, zu einer nachlassenden Teilungsfähigkeit der Zellen. Das bedeutet, dass sich die Gewebe nicht mehr so rasch regenerieren können und entstandene Schäden nur mehr schlecht repariert werden können. Dadurch werden Organe alt und können dann irgendwann einmal nicht mehr ihrer Aufgabe nachkommen. Es gibt sogar ein Enzym, das diese Telomeren reparieren kann, aber damit sollte man nicht „herumspielen“ denn das Vorhandensein genau dieses Enzym ist bei vielen Krebszellen für das starke Wachstum verantwortlich.

2. Durch die ständige Aktivität der Zellen und der ununterbrochenen und notwendigen Neubildung von Eiweißmolekülen ermüdet dieses System mit der Zeit. Dabei kommt der Fehlfunktion der Mitochondrien die entscheidende Funktion zu, die in weiterer Folge auch andere Organelle betrifft. Dadurch entsteht während der Eiweißproduktion unbrauchbarer Abfall, der sich in der Zelle ansammelt und die Zelle in ihrer Aktivität mehr und mehr einschränkt. Man hat festgestellt, dass viele Menschen die über 100 Jahre alt sind, eine bestimmte Enzymform besitzen, die die Mitochondrien vor solchen Fehlfunktionen schützt. Das Gleiche hat übrigens auch der faktisch unsterbliche Süßwasserpolyp... nun ja, bei Menschen scheint’s also doch ein wenig komplizierter zu sein.

Der Tod tritt dann durch ein Versagen eines nicht mehr funktionstüchtigen Organs ein (z. B. ein Blutgefäß platzt, das Herz hört auf zu schlagen, Teile des Gehirns entgleisen). Die moderne medizinische Forschung versucht vor allem vorzeitige Alterungsprozesse oder Krankheiten zu vermeiden, eine Verlängerung des Lebens, auch wenn dies, zumindest in einem gewissen Rahmen auch ein Ergebnis diese Bemühungen sein wird, ist nicht das Ziel unserer Bemühungen – frei nach dem Motto, „künftige Generationen sollen nicht unbedingt viel länger leben, aber gesünder sterben“.

Beantwortet von Univ. Prof. Dr. Wolfgang F. Graier, Vorstand des Institutes für Molekularbiologie und Biochemie der Medizinischen Universität Graz.

Frage: Wie ist das Universum entstanden?

von: Kortan

Antwort: Diese Frage können nicht einmal Experten ganz genau beantworten.
Die Lehrmeinung ist die sogenannte Urknalltheorie. Dabei ist das Universum aus einer gewaltigen Explosion eines ganz kleinen Punkts vor etwa 13,8 Milliarden Jahren entstanden. Dabei traten unglaublich hohe Temperaturen auf, es bildeten sich zuerst verschiedene Elementarteilchen. Erst durch diese Explosion entstanden Raum und Zeit. Der Explosionsbereich dehnte sich immer weiter aus und kühlte dabei ab. Dadurch entstanden dann Atome, später Sterne, dann Galaxien wie unsere Milchstraße. Diese Ausdehnung des Universums ist noch immer nicht abgeschlossen, das Weltall dehnt sich noch immer aus.
Es gibt sogar Hinweise, dass die Geschwindigkeit, mit der sich das Universum ausdehnt, noch weiter zunimmt.

Beantwortet von Ass.-Prof. Dr. Erich Steinbauer, Physiker an der JKU Linz.

Frage: Woher wissen wir eigentlich, wie schnell das Licht ist?

von: Nicole

Antwort: Im Prinzip kann man die Geschwindigkeit des Lichts genauso wie bei anderen Objekten messen. Man legt eine Entfernung (z.B. in Kilometern) fest (bezeichnen wir diese als D) und man misst, wie viel Zeit (z.B. in Sekunden) das Objekt braucht, um diese Entfernung zurückzulegen. Wenn T diese Zeit ist, dann ist die Geschwindigkeit V=D/T Kilometer pro Sekunde.

Klingt einfach, aber man muss sich dazu vorstellen: die Lichtgeschwindigkeit ist riesig. Sie beträgt ca. 300.000 Kilometer pro Sekunde, ist also z.B. 50 Millionen Mal schneller als ein Fahrrad. In einer Sekunde kann ein Lichtsignal fast 8 Mal die Erde umrunden. Wählt man also zur Messung eine beliebige Entfernung auf der Erde, braucht man dazu eine sehr genaue „Stoppuhr“, welche vor ca. 350 Jahre sicherlich nicht vorhanden war, als die Lichtgeschwindigkeit erstmals vom Dänischen Wissenschaftler Ole Roemer gemessen wurde.

Die Lösung bestand darin, eine größere Entfernung, in diesem Fall zu den Planeten zu verwenden. Roemer beobachtete die Bahn eines der Monde Jupiters namens Io. Durch seine Bewegung „versteckte“ sich Io immer zu regelmäßigen Zeitpunkten hinter Jupiter. Roemer bemerkte, dass, wenn die Erde weiter weg von Jupiter war, dieses „Verstecken“ um ca. 22 Minuten später stattfand, als wenn die Erde näher bei Jupiter war. Der Grund dafür war einfach, dass im ersten Fall die Information, dass Io sich versteckt hatte, 22 Minuten (also 1320 Sekunden) länger brauchte, um die Erde zu erreichen als im ersten Fall. Diese Information ist nichts anderes als ein Lichtsignal. Der Unterschied zwischen der maximalen und minimalen Entfernung der Erde von Jupiter (ca. 300 Millionen Km) war bekannt. Daraus konnte man die Lichtgeschwindigkeit V=D/T=230.000 Kilometer pro Sekunde ableiten, was schon ziemlich nahe am richtigen Wert war!

Inzwischen (seit ca. 200 Jahren) hat man so präzise „Stoppuhren“ entwickelt, dass man die Lichtgeschwindigkeit auf kürzeren Entfernungen, also Entfernungen auf der Erde oder sogar in einem Labor, und mit immer besserer Genauigkeit messen kann. In diesen Fällen besteht fast immer das Prinzip darin, ein Lichtsignal zu einem entfernten Spiegel zu schicken, und die Zeit zu messen, die es braucht, bis es wieder zurück ist.


Beantwortet von Univ.-Prof. Dr. Enrico Arrigoni, Institut für Theoretische Physik und Computational Physics der TU Graz.

Frage: Wie kann es sein, dass ein Raumschiff mit Lichtgeschwindigkeit für 60 Jahre im All unterwegs ist und auf der Erde schon 50 Millionen Jahre vergangen sind?

von: Manuel

Antwort: Die Frage von Manuel ist leider nicht ganz korrekt gestellt, denn kein materielles Objekt kann sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, sie stellt eine obere Schranke für Bewegung dar. Allerdings ist die Abweichung von der Lichtgeschwindigkeit im Bereich 10 hoch -12 (also zwölf Stellen hinter dem Komma).

Einfache Antwort: Die Relativitätstheorie Einsteins zeigt, dass die Zeit vom Bewegungszustand abhängt. Je schneller man sich bewegt, desto langsamer vergeht die Zeit.
Das heißt, wenn jemand an mir vorbeiläuft dann sehe ich (wenn ich sehr genau hinschaue), dass seine Uhr langsamer läuft. Das betrifft aber nicht nur die Uhr sondern sämtliche Vorgänge im Körper des Laufenden.
Es gibt also eigentlich den Begriff DER Zeit nicht, sondern jeder von uns hat seine eigene (Eigen-)Zeit.
Diese Zeitverzögerungseffekte werden allerdings nur bei Relativ(gegeneinander)-Bewegungen nahe der Lichtgeschwindigkeit
(300 Millionen Meter pro Sekunde) wahrnehmbar, ansonsten sind sie sehr klein und erzeugen die Illusion EINER Zeit.
Umgekehrt ist der Läufer in seinem Bezugssystem in Ruhe.

Vielleicht sollten wir hier die bequemere Form der Fortbewegung im Zug wählen und uns dabei das im Sitz Ruhen vorstellen.
Blickt also der Fahrgast aus dem vorbeifahrenden Zug auf die Bahnhofsuhr so sieht er diese langsamer laufen. Keines der Bezugssysteme ist also ausgezeichnet, auch in der Physik herrscht Demokratie! Treffen einander jedoch Zugreisender und Bahnhofsvorstand, dann ist auf der Uhr des Zugfahrers weniger Zeit als auf dem Bahnhof vergangen, der Zugfahrer ist also jünger.
Dies lässt sich durch ein einfaches Raum-Zeit Bild verstehen. Dazu betrachten wir zum Raum die Zeit als weitere Koordinate. Selbst wenn wir unsere räumliche Position nicht ändern, bewegen (ändern) wir unsere zeiliche Position (wir werden älter). Betrachtet man nun alle Bewegungen (Bahnen) welche zwei RaumZeitpunkte (jeder RaumZeitPunkt hat Ort und Zeit wie in einem Fahrplan) verbinden, so vergeht die meiste Zeit auf der die Punkte verbindenden Geraden. Alle anderen Bewegungen brauchen weniger Zeit.
Die Gerade ist also die zeitlich längste Verbindung zwischen zwei (RaumZeit)Punkten, sie entspricht der Bahn des Bahnhofvorstands, während der ZugReisende auf einer Hin-und-Zurück-Kurve (nicht-gerade) unterwegs ist.
Überhaupt lässt sich die Relativitätstheorie geometrisch sehr einfach verstehen, wenn man RaumZeitDiagramme (so wie gerade beschrieben) verwendet.
Um das Interesse noch etwas zu steigern möchte darauf hinweisen, dass im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie Gravitation KEINE Kraft sondern eine geometrische Eigenschaft der RaumZeit ist die biegsamer und nicht mehr mit einem ebenen Blatt Papier vergleichbar ist.

(Ich möchte noch ein wenig zum Warum und Wie in der Physik Stellung nehmen:
In der Physik ist es leider nicht möglich Warum-Fragen zu beantworten. Was die Physik gut kann ist das Beantworten von Wie-Fragen. Außerdem sind die Physiker darum bemüht, die Anzahl der Warum-Fragen zu reduzieren.
Beispiel: Warum fällt ein Stein zu Boden? Warum kreist die Erde um die Sonne? Beide dieser Fragen werden durch die Gravitation beantwortet. Im ersten Fall zieht die Erde den Stein an, im zweiten bewirkt die Sonne durch Anziehung, dass die Erde auf eine Kreisbahn gelenkt wird.
Die Frage warum sich massive Körper anziehen wird hier nicht beantwortet!
Wir haben also zwei unterschiedliche Warum-Fragen auf eine reduziert. Das Newtonsche Gravitationsgesetz gibt jedoch genaue Auskunft wie stark die Kraft zwischen zwei massiven Objekten ist, beantwortet also eine Wie-Frage.)

Beantwortet von Dr. Herbert Balasin, Institut für Theoretische Physik der TU Wien.

Frage: In manchen Science-Fiction-Filmen, die im All spielen, überleben Menschen für kurze Zeit außerhalb von Raumstationen, auch wenn der Helm ihres Raumanzuges kaputt ist – solange sie die Luft anhalten können. Funktioniert das? Ich dachte immer, das Vakuum würde die Haut aufblasen und irgendwann platzen lassen?

von: Nicholas

Antwort: Die menschliche Haut ist ein erstaunlich guter Druckbehälter: Wenn ein Mensch ohne Raumanzug dem Vakuum des Weltraums ausgetzt ist, würde es zwar zu (sehr schmerzhaften) Schwellungen kommen, aber platzen würde die Haut nicht. Was aber passiert ist – ähnlich wie bei Tauchunfällen – dass aufgrund des plötzlichen Druckverlustes es zum Ausgasen von Stickstoff im Blut käme – was wiederum zum Verschluss von lebenswichtigen Blutgefäßen führt.

Es gab einmal einen Unfall in einer Vakuumkammer bei einem Raumanzugstest als ein Handschuh-Flansch nicht richtig verschlossen war: Der Techniker berichtete, dass das letzte, woran er sich vor dem Bewusstseinsverlust erinnern konnte, der metallische Geschmack auf der Zunge war, als der Mundspeichel bei dem niedrigen Luftdruck zu köcheln begann.
Wir gehen davon aus, dass ein kurzer Druckverlust vo 20-30 Sekunden prinzipiell überlebbar ist.

Beantwortet von Dr. Gernot Grömer, Vorstand des Österreichischen Weltraum Forums.

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