"Du, Leo?" Alltagsrätsel einfach erklärt

Kann man auf dem Mond hüpfen? Lea (12) fragt, Leo antwortet:

Als Neil Armstrong am 21. Juli 1969 als erster Mensch den Mond betrat, bewegte er sich in einem beidbeinigen Hüpfen über die Oberfläche. Der Grund dafür liegt in der Mondgravitation, die nur etwa ein Sechstel der Erdanziehungskraft beträgt. Theoretisch könnte ein Mensch dort mit derselben Kraft rund sechsmal höher springen als auf der Erde.

In der Praxis setzen jedoch die schweren Raumanzüge klare Grenzen. Sie wiegen auf der Erde nahezu 100 Kilogramm, schützen vor extremen Temperaturen und versorgen die Astronauten mit Sauerstoff. Gleichzeitig schränken sie Beweglichkeit und Gleichgewicht ein, wodurch kontrollierte Sprünge zur Herausforderung werden.

Auf der sonnenbeschienenen Seite des Mondes herrschen Temperaturen von bis zu 120 Grad Celsius, während sie im Schatten auf etwa minus 150 Grad Celsius fallen können. Unter diesen Bedingungen wird deutlich, wie anspruchsvoll selbst einfachste Bewegungen im All sind.

Ein lauter Ruf in die Berge und kurz darauf erklingt er ein zweites Mal. Dieses faszinierende Naturphänomen nennt man Echo. Es entsteht, wenn Schallwellen auf eine entfernte Fläche treffen und von dort zum Ursprung zurückgeworfen werden.

Schall breitet sich in Form von Wellen aus und benötigt Zeit, um von der Schallquelle zum Ohr zu gelangen. In der Luft bewegt er sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 340 Metern pro Sekunde, das entspricht mehr als 1200 Kilometern pro Stunde. Wird der Schall von einer Wand, einem Felsen oder einer anderen festen Oberfläche reflektiert, erreicht er den Zuhörer ein zweites Mal, als Echo.

Besonders eindrucksvoll lässt sich dieses Phänomen in den Bergen beobachten. Am Almsee in Oberösterreich etwa befindet sich ein sogenannter „Echoplatz“. Von dort aus benötigt ein Ruf rund zwei Sekunden, um von einer gegenüberliegenden Felswand zurückgeworfen zu werden. Auch am Königssee in Bayern sind sogar mehrfache Echos möglich, da der Schall von unterschiedlich weit entfernten Felswänden reflektiert wird.

Ein Echo ist jedoch nicht auf die Natur beschränkt. Es kann auch in großen Gebäuden, Kathedralen oder Stadien auftreten. Dabei spielt der zeitliche Abstand zwischen dem ursprünglichen Schall und seiner Reflexion eine entscheidende Rolle. Erst wenn dieser mehr als etwa eine Zehntelsekunde beträgt, nehmen Menschen den Widerhall als eigenständiges Echo wahr.

Das Echo zeigt, wie sich physikalische Gesetze im Alltag bemerkbar machen. Es macht hörbar, dass Schall nicht verschwindet, sondern reflektiert wird und manchmal zu uns zurückkehrt.

Der Jupiter ist der größte Planet unseres Sonnensystems und dennoch keine Sonne. Er wird mitunter als „gescheiterter Stern“ bezeichnet. Der Begriff verdeutlicht, dass der Planet in seinem Aufbau der Sonne ähnelt, jedoch nicht die entscheidende Voraussetzung erfüllt, um selbst zu leuchten. Der grundlegende Unterschied zwischen Sternen und Planeten liegt in ihrer Energiequelle: Sterne erzeugen Licht und Wärme durch Kernfusion, während Planeten lediglich das Licht ihres Zentralsterns reflektieren.

In Sternen verschmelzen Wasserstoffatome zu Helium. Dieser Prozess setzt enorme Energiemengen frei und bringt die Himmelskörper zum Leuchten. Voraussetzung dafür sind extrem hohe Temperaturen und gewaltige Druckverhältnisse, die durch die enorme Masse eines Sterns entstehen. Im Inneren der Sonne herrscht ein Druck, der rund 280 Milliarden Mal höher ist als der Luftdruck auf der Erde.

Jupiter besitzt zwar beeindruckende Dimensionen, erreicht jedoch nicht die notwendige Masse, um diesen Prozess in Gang zu setzen. Die Erde würde etwa 1300 mal in den Gasriesen passen. Dennoch ist er zu klein, um die Kernfusion zu zünden: Dafür müsste er rund 70 mal massereicher sein. Erst dann könnte er zu einem selbstleuchtenden Stern werden.

Lea (12) fragt, Leo antwortet: Warum fühlt sich Schweiß kalt an, obwohl der Körper beim Sport eigentlich heiß wird? 

Beim Sport arbeiten die Muskeln intensiv und erzeugen dabei Wärme. Der menschliche Körper muss jedoch seine Temperatur in einem gewissen Bereich halten: Wird es zu kalt oder zu heiß, etwa unter 30 Grad oder über 42 Grad Celsius, geraten lebenswichtige Körperfunktionen in Gefahr. Deshalb verfügt der Körper über ein ausgeklügeltes Kühlsystem: das Schwitzen.

Dabei scheiden die Schweißdrüsen Wasser über die Haut aus, welches anschließend verdunstet. Genau hier liegt der entscheidende Effekt. Für das Verdunsten benötigt Wasser Wärme. Diese Energie entzieht das Wasser der Hautoberfläche und dadurch wird der Körper gekühlt und der Schweiß fühlt sich in Folge kalt an.

Dieses Phänomen lässt sich mit einem einfachen Experiment nachvollziehen: Befeuchtet man einen Finger und bläst darüber, fühlt sich die Haut sofort kühler an. Die vorbeiströmende Luft beschleunigt die Verdunstung des Wassers und damit auch die Wärmeabgabe.

Wer an einem klaren Tag in den Himmel blickt, sieht sie fast immer: lange weiße Linien, die Flugzeuge hinter sich herziehen. Diese sogenannten Kondensstreifen sind ein alltägliches Phänomen. Doch wie entstehen sie eigentlich?

Die Erklärung beginnt im Inneren der Flugzeugtriebwerke. Düsenflugzeuge verbrennen Kerosin, den Treibstoff für ihre Motoren. Dabei entstehen unter anderem heißer Wasserdampf, Kohlendioxid und kleine Rußpartikel. Die Abgase verlassen das Triebwerk mit sehr hohen Temperaturen.

In großer Flughöhe, meist zwischen etwa 8.000 und 12.000 Metern, trifft dieser heiße Wasserdampf jedoch auf extrem kalte Luft. Dort herrschen Temperaturen von etwa minus 50 Grad Celsius. Durch diese Kälte kühlt der Wasserdampf sehr schnell ab: Er kondensiert zunächst zu winzigen Wassertröpfchen und gefriert anschließend zu Eiskristallen. Diese Eiskristalle bilden die sichtbaren weißen Streifen am Himmel.

Allerdings entstehen Kondensstreifen nicht bei jedem Flugzeug. Besonders deutlich sieht man sie bei Düsenflugzeugen, die in großer Höhe unterwegs sind. Propellermaschinen fliegen meist niedriger, wo die Temperaturen nicht kalt genug sind, damit sich sofort Eiskristalle bilden. Segelflugzeuge oder Hubschrauber hinterlassen deshalb in der Regel keine langen Kondensstreifen.

Wie lange ein Kondensstreifen sichtbar bleibt, hängt vor allem von der Luftfeuchtigkeit ab. Ist die Luft feucht, können die Kondensstreifen lange bestehen bleiben und sich ausbreiten. Bei trockener Luft lösen sich die Streifen dagegen rasch wieder auf.