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Kapaun
Lv 7
Kapaun fragte in Wissenschaft & MathematikPhysik · vor 1 Jahrzehnt

Frage für Physiker (optisches Phänomen)?

Also, ich habe vor einigen Jahren ein sehr eigenartiges optisches Phänomen beobachtet, das ich mir bis heute nicht wirklich erklären kann. Auf unserer S-Bahn-Strecke fahren im Sommer gelegentlich Nostalgiezüge mit Dampfloks vorbei, für Sonderfahrten etc.

So war es auch wieder an diesem Morgen, ein schöner sonniger Tag, als ich an der S-Bahn-Station auf den Zug wartete. Die Sonne stand von mir aus gesehen auf der anderen Seite der Bahnstrecke - falls das von Bedeutung ist.

In diesem Moment fuhr also wieder mal so ein Nostalgiezug vorbei, mit einer hübschen weißen Dampfwolke. Das Verblüffende war nun, dass die Dampfwolke im Gegenlicht der Sonne in einer raschen Amplitude zwischen Weiß und Rosa zu flackern begann, vielleicht zehn Schwingungen pro Sekunde. Es sah hundertprozentig aus wie ein Grafikfehler in einem Computerspiel, und ich fand es mehr als nur ein bisschen beunruhigend. Ich bin alt genug, um noch Dampfloks im ganz normalen Alltag erlebt zu haben, aber etwas Ähnliches habe ich nie vorher (oder nachher) gesehen.

Hat jemand eine Idee?

Update:

Na schön, dass es irgendein eigenartiger Brechungseffekt sein könnte, habe ich mir schon auch gedacht - aber gibt es auch eine laienverständliche Erklärung dafür, warum? Und warum ist das so ein singuläres Ereignis? Denn wie gesagt - nie vorher, nie danach...

Update 2:

@Xaver: Müsste das Ergebnis dann nicht viel zufälliger und chaotischer sein? Das, was ich gesehen habe, war ein präzises, rhythmisches Flackern - mal Weiß, mal Rosa.

Update 3:

@medman: Entfernung? Naja, vier oder fünf Meter vielleicht. Außerdem habe ich nie von einer rhythmisch flackernden Fata Morgana gehört...

Update 4:

Also, ich stehe jetzt ein bisschen vor einem Dilemma, denn da sind zwei Antworten, denen ich gern den Besten-Bonus geben würde.

Einmal dem Cleverle mit dem unaussprechlichen Nick, weil seine Antwort sich so anhört, als wüsste er, wovon er redet. Und soweit ich sie mit meinem laienhaften Physikverständnis nachvollziehen kann, leuchtet sie mir eher ein als alles andere was ich bislang je dazu gehört habe.

Und dann almagestos, weil er einige zwar wahrscheinlich unzutreffende, aber nichtsdestoweniger faszinierende Erklärungsansätze geliefert hat.

Ich würde mich vermutlich für die schnöde Wirklichkeit entscheiden, aber die Erklärung für das rhythmische Flackern kommt mir noch ziemlich dünn hergeleitet vor. Wenn der rhythmische Dampfausstoß verantwortlich gewesen sein soll, dann könnte der Effekt doch nur in der Nähe des Schornsteins bemerkbar gewesen sein. Er war es aber auch in größerer Entfernung, da, wo die Wolke sich bereits ausdehnt und zerfasert.

Update 5:

Und dann auch noch eine Frage an almagestos: Wieso sollte ein Brummton der Lok das Flackern hervorrufen?

5 Antworten

Bewertung
  • vor 1 Jahrzehnt
    Beste Antwort

    Hier ist ein Erklärungsversuch ohne Quantenphysik und Raman- oder sonstige atomaren Effekte.

    Eine Dampflock gibt ja nicht nur Wasserdampf durch den Schornstein ab sondern auch die Rauchgase, die bei der Verbrennung von Koks, Kohle oder Holz entstehen. Diese Rauchgase können natürlich auch noch nicht vollständig verbrannte, glühende Partikel enthalten, die rotglühend dem ausgestossenen Dampf die schöne rosarote Färbung vermitteln. Da das Gasgemisch über ein Rohrsystem nach außen abgeleitet wird, kann sich leicht in diesem eine "Schwingung" mit unterschiedlichen "Druckknoten" aufbauen, so dass die glühenden Partikel in dieser Frequenz aufleuchten und verdunkeln.

    Ich geb's ja zu, ist alles sehr spekulativ. Aber wer weiß?

  • vor 1 Jahrzehnt

    Vielleicht war es wirklich ein Fehler in der Software.

    Vielleicht kennst Du Konrad Zuse´s Begriff des rechnenden Raumes. Das Universum als zellulärer Automat aus unglaublich vielen Zellen. Dann könnte es ein Fehler in der subnuklearen Firmware der einzelnen Raumzeit-Zellen sein.

    Oder denke mal an die Hypothese, dass unser Universum nur so eine Art Computersimulation in einem übergeordneten Universum ist. Und wenn die dort einen Fehler in ihrer (Meta)Grafikkarte haben, dann könnte so etwas passieren.

    Oder gehen wir von unserer "normalen" Physik aus. Es könnte auch ein optisches Phänomen gewesen sein, das von einem akustischen Phänomen verursacht wurde. Z. B. ein 10 Hz Brummton verursacht von der Lokomotive selbst.

    Und dann könnte es noch ein Phänomen sein, das in Deinem Auge oder im Kopf entstanden ist. Das Sehen ist nämlich - im Gegensatz zur landläufigen Meinung - ein hochgradig komplexer Prozess, der hauptsächlich im Gehirn stattfindet. Ich habe z. B. manchmal nachts im dunklen Zimmer und bei geschlossenen Augen den Eindruck, dass ein ganz schwaches rosafarbenes Licht 2 bis 4 mal pro Sekunde flackert. Könnte ein Normierungsprozess in der Sehrinde sein. Oder auch ein "Programmfehler" im Gehirn.

  • vor 1 Jahrzehnt

    dsa könnte ein Streueffekt gewesen sein.

    Du sagst es sah rosa aus ... d.h. das dort höchst wahrscheinlich rotes Licht gestreut wurde.

    Dies ist der typische Wellenlängenbereich für die Rayleigh- oder Ramanstreuung an Molekülen. (in grunde ist beides das gleiche, das eine ist nur eine elastische Streuung, das andere eine unelastisce streuung, im allgemeinen wenn das eine auftritt, tritt auch das andere auf, darum nenn ich beide ... )

    In grunde ist es der gleiche Effekt der für die Morgenröte oder roten Sonnenuntergängen verantwortlich ist ... ;)

    http://de.wikipedia.org/wiki/Rayleigh-Streuung

    http://de.wikipedia.org/wiki/Ramanstreuung

    Ganz einfach ausgedrückt:

    Wenn man Licht in einen bestimmten Rotwelligen Bereich auf ein Molekül schickt, kann diese - wenn die Frequenz des Lichts mit der Eigenschwingung der Moleküle übereinstimmt - Absorbiert werden, indem das Licht die Moleküle zum schwingen anregt.

    Das ist übrigens auch der Grund warum rotes Licht warm wirkt ... Wärme ist ja nichts anderes als Molekülschwingungen.

    (das ist ein unterschied zur Anregung von Elektronen durch Licht, nicht in ein Topf werfen ... )

    Die Anregung hält eine Zeit ... und dann regen die sich wieder ab, dabei wird die Energie wieder in Form von Photonen frei, also Licht, das der Anregungsfrequenz entspricht.

    Nun hat aber das icht eine andere Richtung, als der ursprüngliche eingestrahlte Lichtsstrahl.

    Dies nennt man "Streuung" ... man hat also eien Streuung von roten Licht beobachtet.

    Man kann es deshalb sehen, weil das rote Licht nun nichtmehr mit den ganzen andern Wellenlängen überlagert ist, es erscheint einfach nicht mehr weiß.

    Nebenbei, es gibt auch andere Formen der Lichtstreuung, z.B. der Comptoneffekt, da wird Licht an Elektronen gestreut ... ;)

    Auch entsteht das "blau" am Himmel durch so ein Effekt. Das ist alles Lichtstreuung ... wenn es was anderes wäre, wie beispielweise eine Absorption, hätten wir auf der Erde kein weißes Licht, sondern müsste alles so aussehen wie durch eine blaue Brille ... ;)

    Natürlich treten Effekte, wie Absorption, Emission, brechung ... und all das andere auch auf. Die treten immer auf, diese sind aber nicht entscheident für diese hier betrachteten Phänomene ...

    Das rhytmische Flackern erkläre ich mir dadurch, das es einerseits zu ein rhytmischen ausstoßen des Dampfs kommt, also eine ständige Dichteänderung, und damit Änderung der Effektstärke eintritt ... und dass das Licht unter den genannten Bedinungen allgemein sehr schwer beobachtbar ist.

    Ich wette mit dir, in wirklichkeit hat es nicht so extrem geflackert, wie du es beschreibst, in wirklichkeit hat man den Effekt mal mehr mal weniger gesehen ... durch das ganze andere Licht aber wurde der effekt nur überdeckt, so das es für das menschliche - relativ unempfindliche und für Messzwecke vollkommen ungeeignete - Auge mal da war, mal weg war ...

  • vor 1 Jahrzehnt

    Ich glaube es beruht auf Schichten unterschiedlicher Luftdichte der Luft zwischen dir und der Lok wegen Verdunstung (das Phänomen muss logisch nur aus der Ferne sichtbar gewesen sein).

    Es ist ein Phänomen ähnlich wie bei einer Fata Morgana. Die Erklärung dazu findest du (Link unten) in Wikipedia - Begriff "Fata Morgana" - Rubrik "Optik".

    26.12.

    Obriges basiert auf das Fermat-Prinzip.

    Rayleigh-Streuung wäre meiner Meinung nach auch eine sehr fragliche Erklärung - dem Wellenlängenbereich nach merkt man es am Auge als Farbunterschied, nicht aber als Schwankung.

    Die unterschiedliche Luftdichte wurde von den meisten erwähnt und sind eine gute Denkbasis. Für diesen Unterschied könnte man außer Temperaturdifferenz oder Verdunstung auch anderes bedenken, sogar alltägliches, wie z.B. eine Erdgasleitung, die kleine Mengen aus einer undichten Stelle entkommen lässt.

    Bei einer Frequenz von etwa 10 Hz schliesst sich vieles von allein aus, für eine bessere Erklärung wäre ich auch neugierig.

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  • vor 1 Jahrzehnt

    Es handelt sich dabei um eine ganz normale Lichtbrechung. Der Wasserdampf der Lock ist Pracktisch eine Ansammlung von kleinen Prismen die das Licht in unterschiedlichen Wellenlängen brechen. Wen die Wellenlänge vom Licht sich ändert " Durch Veränderung des Dampfes z.b.", sieht man halt andere Farben. Obwohl es ja auch Leute gibt bei denen sich die Farbwahrnehmung im Gehirn ändert. Aber das fällt dann unter LSD.

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