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Rot

Rot

Als Rot bezeichnet man die wahrgenommene Farbe von Licht, das eine Wellenlänge zwischen 625 und 740 nm hat. In der additiven Farbmischung ist es eine der Grundfarben, in der subtraktiven entsteht es aus Magenta und Gelb. Die Komplementärfarbe ist Cyan. Rotes Licht befindet sich am langwelligen Ende des Lichtspektrums und grenzt dort an die infrarote Strahlung (Wärmestrahlung) an. Da beim Erhitzen eines Körpers mit zunehmender Temperatur höhere Frequenzen ausgestrahlt werden, beginnen erhitzte Körper zunächst rot zu glühen (Siehe auch: Glühfarbenreihe, Schwarzer Körper). Rotes Licht wird an kleinen Teilchen in der Luft am wenigsten stark gestreut, weshalb Sonnenauf- und Untergänge rot erscheinen und der Mond bei Mondfinsternissen rötlich leuchtet (durch das in der Atmosphäre schwach gestreute rote Licht). Wasser absorbiert rotes Licht am besten, weshalb unter Wasser schon in relativ geringen Tiefen Rot nicht mehr wahrgenommen werden kann (außer im Licht mitgebrachter Lampen), während es erst in größerer Tiefe ganz dunkel wird. Einige Insekten, beispielsweise Bienen, sind nicht in der Lage, Rot zu sehen. Rein rote Blumen sehen für sie dennoch nicht gleichmäßig schwarz aus, da Bienen Ultraviolett wahrnehmen können, und alle roten Blüten auch (für den Menschen unsichtbare) ultraviolette Farbmuster haben. Reines Rot hat im RGB-Farbraum den Wert RGB = (255, 0, 0) dezimal beziehungsweise FF0000 hexadezimal.

Die Bedeutung der Farbe Rot

hexadezimal] Die Farbe Rot ist eine der auffälligsten Farben und dient als Warnfarbe. Deshalb ist das Haltesignal von Verkehrsampeln rot, desgleichen haben Warn- und Verbotsschilder einen roten Rand oder sind gleich ganz in rot gehalten (beispielsweise Stoppschild). Die Verwendung von Rot als Warnfarbe ist nicht auf den menschlichen Bereich beschränkt, sondern ist auch im Tierreich anzutreffen, wie beispielsweise bei der Rotbauchunke, die bei Gefahr einem Fressfeind ihren roten Bauch zeigt und ihn so abzuschrecken versucht. In der Politik steht die Farbe rot für links, Kommunismus, Sozialismus oder Revolution. Es steht für das Blut der Proletarier, die im Kampf gegen die Bourgeoisie ihr Leben ließen. Rot wird einerseits mit Leidenschaft und Liebe in Zusammenhang gebracht, andererseits aber auch mit Aggression (beispielsweise "rot sehen" oder das rote Tuch beim Stierkampf). Beides dürfte mit der roten Farbe von Blut zusammenhängen. Der Zusammenhang von Rot und Aggression führte in der Antike dazu, dass der rote Planet mit dem Kriegsgott Mars assoziiert wurde. Erröten kann ein Zeichen von Scham oder Verlegenheit sein, aber auch von Zorn. Im Kartenspiel entspricht Rot der französischen (Spiel-)Farbe coeur (Herz). Außerdem eignet sich rotes Licht, um anregende Bräune vorzutäuschen, bei Menschenhaut, aber auch bei Backwaren oder Braten. Siehe auch: Farbe, Redewendungen (Farbe), Faluner Rot, Liste roter Farbmittel

Weblinks


- http://archiv.christoph-hoffmann.de/ESS/Semi/ROT.pdf (Umfangreiche Arbeit über die Farbe Rot: physikalische und biologische Aspekte, Wirkung, usw.)
- http://www.seilnacht.tuttlingen.com/Lexikon/Rot.htm Kategorie:Farben ja:赤 simple:Red th:สีแดง

Farbe

Farbe - im Unterschied zum Pigment - ist ein subjektiver Sinneseindruck, der entsteht, wenn Licht einer bestimmten Wellenlänge oder eines Wellenlängengemisches auf die Netzhaut des Auges fällt. Diese elektromagnetische Strahlung veranlasst dort spezielle Sinneszellen zu einer Nervenerregung, die zum Gehirn geleitet wird und dort als Farbe ins Bewusstsein des Menschen tritt. Farbe ist also eine Sinnesempfindung und keine physikalische Eigenschaft eines Gegenstandes. Der Begriff der Farbe gibt nur in Bezug auf einen lebenden Organismus mit Sinneszellen für Licht einen Sinn. Das Phänomen Farbe ist daher auch nicht auf der Oberfläche der Objekte selbst lokalisiert, sondern nur auf deren Abbild, das uns unser Gehirn in unserem Bewusstsein präsentiert, und damit in unserem Gehirn selbst. Nach DIN 5033 ist Farbe diejenige Gesichtsempfindung eines dem Auge des Menschen strukturlos erscheinenden Teiles des Gesichtsfeldes, durch die sich dieser Teil bei einäugiger Beobachtung mit unbewegtem Auge von einem gleichzeitig gesehenen, ebenfalls strukturlosen angrenzenden Bezirk allein unterscheiden kann.

Farbeindruck des Menschen

Die optische Wahrnehmung des Menschen erfolgt durch bestimmte Rezeptoren, die sich auf der Netzhaut befinden. Von diesen Sinneszellen gibt es zwei Grundtypen: die so genannten Stäbchen unterscheiden nur Schwarz/Weiß-Kontraste, die so genannten Zapfen – nicht Zäpfchen! – dienen der Farbwahrnehmung.
(Zum Merken: Stäbchen - Schwarz/weiß; Zapfen - Farben) Die Zapfen sind in drei Ausprägungen vorhanden, die jeweils ihr Empfindlichkeitsmaximum in den Spektralbereichen haben, die uns als die Grundfarben "Rot", "Grün" und "Blau" vorkommen. Der rotempfindliche Zapfen hat dabei eine Nebenempfindlichkeit im violetten Spektralbereich -- deshalb erscheinen uns rotes und violettes Licht auch ähnlich, obwohl sie rein physikalisch betrachtet an den entgegen gesetzten Enden des sichtbaren Lichtspektrums liegen. Jede Kombination von Anregungen der drei Zapfenarten durch auf die Netzhaut treffende Strahlung bewirkt einen spezifischen Farbeindruck. Für eine detaillierte Darstellung dieses Vorganges siehe den Artikel zur Farbwahrnehmung. Menschen, die nur zwei Arten von Zapfen haben, sind rot-grün-blind oder (seltener) grün-blau-blind. Wenn Menschen nur eine Art von Zapfen haben, oder gar keine Zapfen (d.h. sie sehen nur mit den Stäbchen), sind sie farbenblind. Siehe auch Farbwahrnehmung. Eine verbreitete Einteilung trennt die Helligkeit als Stärke des Farbeindruckes von der Sättigung als "Reinheit einer Farbe" und dem eigentlichen Farbton, der über die eigentliche Charakteristik der Farbe entscheidet. Die eindimensionale Darstellung der Spektralfarben im Regenbogen zeigt nur einen Teil aller Farbwahrnehmungen. Die sichtbare Strahlung ist eine elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von 380 bis 760 nm. Werden die Farben durch Pigmente ausgelöst, bewirkt deren räumliche oder zeitliche Nähe subjektive Kontrastverstärkungen. Durch räumliche Nähe bewirkte Kontraste nennt man Simultankontrast, den Nachfolgeeffekt von Gegenfarben aber Sukzessivkontrast. Mit dem Simultankontrast verwandt sind die farbigen Schatten: Ein mit grünem Licht beleuchteter Gegenstand hat demzufolge einen roten Schatten.

Psychologische Wirkung

Wird das Auge von Licht eines bestimmten Wellenlängenbereichs getroffen, so hat dies außer der einfachen Sinnesempfindung (wie „rot“, „blau“) noch weitere, komplexere und farbspezifische psychologische Wirkung. Diese haben bei Menschen desselben Kulturkreises große Gemeinsamkeiten, weisen aber auch individuelle Unterschiede auf. Solche Wirkungen der Farbwahrnehmung werden - intuitiv oder bewusst - zur Erzeugung bestimmter Effekte genutzt: sowohl für künstlerische Gestaltungen als auch in der Mode- und Werbebranche. Psychologische Farbtests versuchen, aus der überdurchschnittlich häufigen Wahl einer bestimmten Farbe oder Farbkombination auf bestimmte Eigenschaften der Persönlichkeit des betreffenden Menschen zu schließen. Im Alltagsleben machen viele Sprichwörter und Redewendungen Gebrauch von den psychologischen Farbwirkungen. Die Tabelle zeigt einige Beispiele für mögliche Wirkungen und Bedeutungen von Farben. Es ist zweckmäßig, zwischen zwei Arten von psychologischer Wirkung der Wahrnehmung von Farben zu unterscheiden
- Assoziationen, das sind Vorstellungen, und zwar meistens Erinnerungen an zuvor Wahrgenommenes, in der Tabelle z.B. Feuer (Rot), Gras (Grün), Zitrone (Gelb);
- Gefühle (Farbgefühl, Gefühlston, Anmutungsqualität, Gefühlscharakter). Diese kommen vor allem dann gut zum Ausdruck, wenn man Substantive in Eigenschaftswörter verwandelt oder von vornherein Eigenschaftswörter verwendet, die am ehesten Gefühle auszudrücken vermögen, in der o.a.Tabelle z.B. gefährlich (Rot), giftig (Grün), frisch (Gelb). Beide Arten der psychologischen Farbwirkung gehen in die Schöpfungen der Kultur(en) ein. Nach der "Empiristischen Theorie der Gefühlswirkung von Farben" werden die Farbgefühle individuell und implizit (unbewusst, nicht erinnerbar) gelernt: es sind vor allem diejenigen Gefühle, die der Mensch auf Grund seiner ererbten Triebstruktur und Daseinsthematik ursprünglich gegenüber bestimmten überall vorkommenden "Universalobjekten" bzw. "Universalsituationen" entwickelt. Da diese eine bestimmte Eigenfarbe besitzen, treten als Folge eines Lernprozesses nach einiger Zeit die gleichen Gefühle bereits bei alleiniger Wahrnehmung dieser Farbe auf (entsprechend der Ausbildung "bedingter Reflexe" bei den Pawlowschen Hunden). Als solche Universalobjekte finden sich der blaue Himmel und das Wasser, die grüne Vegetation, das rote Feuer und Blut, die gelbe Sonne, der braune Erdboden (und die braunen Fäkalien), der graue Felsen, die schwarzen Brandreste; und die Universalsituationen, in denen sich der Mensch täglich befindet, sind die dunkle (schwarze) Nacht und der helle (weiße) Tag.

Farbwahrnehmung von Tieren

Tiere haben unterschiedliche Farbwahrnehmungen. Ein bekanntes Beispiel sind die Bienen, die auch ultraviolette Strahlung wahrnehmen können. Man vermutet, dass Fische in Korallenriffen oft viele Farben wahrnehmen können.

Geschichte der Farbenlehre

Es gibt Farbenlehren von Isaac Newton, Johann Wolfgang von Goethe, Johannes Itten, Harald Küppers, Hermann von Helmholtz und Ewald Hering.

Farbmodelle

Um Farben quantitativ (mit Hilfe von Zahlen) beschreiben zu können, wurden verschiedene Farbmodelle entwickelt. Je nach Anwendungsfall werden verschiedene Modelle benutzt, die eine leichtere oder genauere Farbauswahl ermöglichen. Häufig verwendete Farbmodelle sind:
- RGB - das bekannteste additive Farbmodell
- CMYK - das bekannteste subtraktive Farbmodell
- HSV
- CIELab
- XYZ
- YUV Im Druckbereich und in der Technik wichtige Modelle sind:
- Pantone
- HKS
- Hexachrome
- RAL
- NCS Die Farbwerte der verschiedenen Modelle können mathematisch ineinander umgerechnet werden. Da die Farbmodelle aber einen unterschiedlichen Farbumfang besitzen, führt dies nicht immer zu befriedigenden Ergebnissen. Um eine gute Näherung zu finden, bedient man sich der Farbnachstellung.
- Das additive Farbmodell: Wenn alle Werte auf Null Prozent stehen, dann ist der Monitor dunkel. Wenn alle Werte auf 100% stehen, dann ist der Monitor weiß und hell erleuchtet. Typischerweise wird rot, grün und blau gemischt (RGB).
- Das subtraktive Farbmodell: Wenn alle Werte auf Null Prozent stehen, dann bleibt das leere Blatt Papier weiß. Wenn alle Werte auf 100% stehen, dann ist die Farbe schwarz. So funktionieren die Drucker. Typischerweise sind die Farben Cyan, Mangenta und Yellow (CMY).

Spektral- und Mischfarben

Farben, die durch die Zerlegung weißen Lichts entstehen, werden als Spektralfarben bezeichnet. Allerdings enthält das Spektrum nur einen kleinen Teil aller möglichen Farben – nämlich nur die reinen Farben, und von diesen nicht diejenigen auf der so genannten „Purpurlinie“ zwischen Violett und Rot. Alle anderen, die durch Farbmischung entstehen, bezeichnet man als Mischfarben. Bestimmte Mischfarben können dem menschlichen Auge durch Metamerie als identisch zu bestimmten Spektralfarben erscheinen. Die folgende Übersicht zeigt einige Beispiele von Mischfarben, von denen die ersten acht auf dem Computermonitor wie reine Spektralfarben erscheinen. Die Wellenlängen sind in Nanometern (nm) angegeben (siehe auch Größenordnung (Länge)).

Bunte und unbunte Farben

Die Frage, ob Schwarz und Weiß Farben sind, bietet erstaunlicherweise einigen Diskussionsstoff. In der Alltagssprache spricht man zwar von den "Farben" Schwarz und Weiß, würde sie aber nicht als "farbig" bezeichnen, bzw. man spricht von sog. "Nichtfarben". Auf der anderen Seite erfüllen Schwarz und Weiß alle Kriterien für eine Farbe. Sie auszuschließen führte zu etlichen unsinnigen begrifflichen Verrenkungen. Möchte man sich exakt ausdrücken, unterscheidet man besser zwischen bunten und unbunten Farben. Schwarz und Weiß einschließlich aller dazwischenliegenden Grauwerte bezeichnet man als unbunt. Alle anderen Farben werden als bunt bezeichnet. Die Unterscheidung rührt aus der Farbwahrnehmung her, in der die deutlich lichtempfindlicheren Stäbchen nur Helligkeitsunterschiede erfassen, in die eine Farbigkeit von Spektralfarben aus der Wahrnehmung der Zapfen im Gehirn eingemischt wird. Daher rührt die Scheidung von Farbe in Farbton und Helligkeit. Die Farben Schwarz und Weiß sind hier Helligkeitsnuancen der Grautöne, und Grautöne können auch bei Lichtverhältnissen wahrgenommen werden, in denen die Farbzapfen nicht mehr reagieren. Denn die Farbzapfen brauchen eine bestimmte Lichtmenge, um zu funktionieren. Daher sind nachts "alle Katzen grau". Denn ohne genügend Licht kann das Auge die Farben nicht mehr wahrnehmen.

Verwandte Themen


- Wikipedia:Farbtabelle
- Lichtspektrum
- Farbkreis, Farbstoff, Komplementärfarbe
- Farbtypenlehre
- Web-Farben
- Farbtiefe
- Farbmanagement
- Farbfotografie
- Farbfernsehen
- Farbtemperatur Physikalische, chemische und biologische Aspekte:
- Entstehung von Farben
- Emission, Transmission
- Absorption und Reflexion = Remission
- Schwarzlicht
- Anstrichfarbe
- Pigment
- Bodenfarbe
- Farbige Schatten
- Flammenfärbung

Literatur


- Gerriet Hellwig: Farbe ist selbstverständlich. Zur Ordnung von Farbe., Diedersdorf, 1996, ISBN 3-932358-01-5
- Harald Küppers: Das Grundgesetz der Farbenlehre, Dumont, ISBN 3-8321-1057-7
- Hazel Rossotti: Colour: Why the World Isn't Grey. Princeton University Press, 1992, ISBN 0-6910-2386-7
- Johann Wolfgang von Goethe: Zur Farbenlehre. Tübingen, Cotta, 1810
- Jim Krause: Index Farbe. Addison-Wesley, ISBN 3-8266-1306-6
- Norbert Welsch, Claus Chr. Liebmann: [http://www.welsch.com/index.php?chap=2 Farben]. Spektrum Akademischer Verlag, 2004, ISBN 3-8274-1563-2
- Rolf Gierling: Farbmanagement. 2. überarbeitete Aufl. MITP-Verlag: Bonn, 2004. ISBN 3-8266-1382-1
- Lothar Kleine-Horst: Empiristische Theorie der Gefühlswirkung von Farben. Köln: Enane 1992, ISBN 3-928955-02-0
- Eva Heller: Wie Farben auf Gefühl und Verstand wirken. Droemer Knaur, 2000, ISBN 3-426-27174-5

Weblinks


- [http://www.farbdesigner.de Farbdesigner - Interaktive Farbgestaltung von Räumen und Gebäuden]
- [http://gimps.de/gimp/bilder-fotos/farben-farbton/ Bearbeitung der Farben in der Fotografie]
- [http://www.farbimpulse.de Farbimpulse - Das Onlinemagazin für Farbe in Wissenschaft und Praxis]
- [http://archiv.christoph-hoffmann.de/ESS/Semi/ROT.pdf Umfangreiche Arbeit über Farben/Farbwahrnehmung im Allgemeinen (physikalisch & biologisch), ihre Wirkung, usw.] (am Beispiel der Farbe Rot)
- [http://www.colorsystem.com/grundlagen/aad.htm colorsystem.com] (Sehr umfassend)
- [http://cvrl.ucl.ac.uk/ Umfangreiche Tabellen zu Farbe und Farbwahrnehmung]
- [http://mahopa.de/murks/farbliste.html Farbliste]
- [http://www.wackerart.de/mixer.html RGB Farbmixer-Applet] (Java-Plugin im Browser ist erforderlich)
- [http://www.ipsi.fraunhofer.de/Kueppersfarbe/de/ Website von Harald Küppers]
- [http://www.farbenundleben.de Farben und Leben-Online] Umfangreiche Seite zu Farben und Farbwirkungen
- [http://www.filmscanner.info/Farbmodelle.html Leicht verständliche Einführung in das Thema Farben und Farbmodelle]
- [http://www.hauart.de/farben Flashmovie - Farbe]
- [http://www.jahnna.de/jzfrb.php Farbebenen gleicher Helligkeit als TIFF] sowie Abbildung Farbraum RGB u.v.m. Kategorie:Optik Kategorie:Mineralogie Kategorie:Malerei Kategorie:Textilindustrie Kategorie:Wahrnehmung Kategorie:Fototechnik ! ja:色 ko:색 simple:Color

Licht

Licht ist der Teil der elektromagnetischen Strahlung, die vom menschlichen Auge wahrgenommen werden kann. Dies sind die elektromagnetischen Wellen im Bereich von etwa 380-780 Nanometer (nm) Wellenlänge. Die unterschiedliche Empfindlichkeit von Pigment-Molekülen (Blau, Grün-Gelb, Orange-Rot) in verschiedenen Sehzapfenarten und Stäbchen des menschlichen Auges für verschiedene Wellenlängen (V(λ)-Kurve) ist Thema der Fotometrie. Während die Sehzapfen für Farbsehen verantwortlich sind, registrieren die Sehstäbchen in der Netzhaut mit den Retinal-Molekülen unter Rhodopsin-Abspaltung bei Photonen-Einfang die Lichtstärke. Wenn Elektronen vom einem höheren Energieniveau auf ein niedrigeres Energieniveau springen, werden Photonen emittiert, diese können vom Menschen als Licht wahrgenommen werden (Lumineszenz). Meist wird die Energie beim Rückfallen auf das niedrigere Niveau allerdings als Bewegungsenergie oder thermische Energie (Infrarotstrahlung) abgegeben. Bei den Autotrophen Organismen wird der freiwerdende Energiebetrag in chemischen Verbindungen gebunden (siehe Fotosynthese). Die Farbwirkung des physiologischen Sehens entsteht durch die Absorption einzelner Wellenlängen durch einen organischen oder anorganischen Farbstoff, oder durch die Beugung des weißen Lichtes an einem Kristallgitter. Werden bestimmte Wellenlängen absorbiert, entsteht aus den verblieben Wellenlängen der Farbeindruck (Komplementärfarbe). Ein grünes Blatt absorbiert demnach nicht im Wellenlängenbereich "grün" sondern im komplementären bereich "rot" (680 nm) und "blau" (430 nm). Siehe hierzu Chlorophyll. Bei organischen Farbstoffen können die delokalsierten Pi-Elektronensysteme durch Frequenzen im sichtbaren Bereich auf ein höheres Niveau gehoben werden. Dadurch werden je nach Molekül bestimmte Wellenlängen absorbiert. Bei anorganischen Farbstoffen werden Elektronen aus den d-Orbitalen in energetisch höher gelegene d-Orbitale angeregt (Ligandenfeldtheorie) oder sie wechseln ihre Position zwischen Zentralion und Ligand innerhalb eines Komplexes (Charge-Transfer-Komplexe). Siehe hierzu: Komplexchemie. Das in der Umwelt vorkommende Licht ist eine Mischung unterschiedlicher Wellenlängen. Durch ein Beugungsgitter oder ein Prisma kann man dieses polychromatische Licht in monochromatisches Licht (Licht einer Wellenlänge) zerlegen. Jeder dieser monochromatischen Lichtkomponenten entspricht ein spezifischer menschlicher Farbeindruck, die so genannten Spektralfarben oder Regenbogenfarben. In der Reihenfolge zunehmender Wellenlänge findet man: Wellenlänge Die Übergänge zwischen Farben sind fließend, der persönliche Farbeindruck einzeln benennbarer abzählbarer Farben ist subjektiv und durch Sprache, Tradition sowie Denken bedingt. Die in verschiedenen Sprachen (ursprünglich) vorkommenden Wörter für Farben belegen diese Subjektivität. Die einzelnen Farbbereiche enthalten jeweils verschiedene Farbtöne. So ist der Zwischenbereich zwischen Blau und Grün etwa mit Türkis oder Cyan zu bezeichnen. Andere wahrgenommene Farben (beispielsweise Braun) ergeben sich bei Licht, in dem mehrere Wellenlängen vorkommen (additive Farbmischung) oder durch subtraktive Farbmischung aus gefiltertem weißem Licht. Elektromagnetische Strahlung jenseits der menschlichen Grenze der Sichtbarkeit mit höherer Frequenz bzw. niedrigerer Wellenlänge als violett wird bis zu einer bestimmten Frequenz als Ultraviolett- oder UV-Strahlung bezeichnet; solche mit niedrigerer Frequenz bzw. höherer Wellenlänge als rot bis zu einer bestimmten Wellenlänge als Infrarotstrahlung. Die Bandbreite des sichtbaren Lichts bei Tieren weicht zum Teil erheblich vom menschlichen Sehen ab. Neben der Wellenlänge beziehungsweise Farbe ist Licht noch durch die Kohärenz, Interferenz und die Polarisation und weitere messbare Parameter charakterisiert. Eine der Hauptquellen des Lichtes ist die Sonne. Künstliche Lichtquellen sind beispielsweise Glühlampen, Leuchtstoffröhren, Leuchtdioden, Laser und chemisches Licht. Begrenzt lichtdurchlässige (nicht transparente) Gegenstände werden auch als "opaque" oder "opak" bezeichnet. Der Grad der Lichtdurchlässigkeit wird dann als Grad der "Opazität" bezeichnet. Licht wird im erklärenden Modell als Welle beschrieben oder alternativ als Strom von Teilchencharakter. Dieser Welle-Teilchen-Dualismus des Lichtes entzieht sich einer geschlossenen Interpretation, ist aber im Rahmen der Quantenphysik mathematisch präzise beschreibbar. Lichtteilchen werden als Photonen bezeichnet. Sie besitzen keine Ruhemasse und bewegen sich im Vakuum stets mit Lichtgeschwindigkeit.

Licht in der Gesellschaft

Licht ist, wie Feuer, eines der bedeutendsten Phänomene primitiver Kulturen. Künstlich erzeugtes Licht aus Lampen wird allgemein eingesetzt. Es ermöglicht dem Menschen ein angenehmes und sicheres Leben auch bei terrestrischer Dunkelheit (Nacht) und in gedeckten Räumen (Höhlen, Gebäude). Technisch wird die Funktionsgruppe, die Licht erzeugt, als Lampe bezeichnet. Der Halter für die Lampe bildet mit dieser eine Leuchte. Dieses Wort wird auch als Bezeichnung für intelligente Menschen verwendet und lässt die Bedeutung von Intelligenz für die Sozialisation von Individuen in der Gruppe erkennen. Ein Mangel an Intelligenz wird mit geistiger Dunkelheit gleichgesetzt.

Licht unter freiem Himmel

Licht unter freiem Himmel hat bei Dunkelheit eine Hilfsfunktion für die terrestrische Navigation (Fußgänger, Autofahrer), als optisches Signal oder für Schmuck- und Werbezwecke. Es zählt als ein Umweltfaktor zu den Immissionen i.S. des Bundesimmissionsschutzgesetzes (BImSchG) (Deutschland). Lichtimmissionen von Beleuchtungsanlagen können das Wohn- und Schlafbedürfnis von Menschen und Tieren erheblich stören und auch technische Prozesse behindern. Entsprechend sind in der sog. "Licht-Richtlinie" der Länder (Deutschland) Maßstäbe zur Beurteilung der (Raum-)Aufhellung und der (psychologischen) Blendung fest gelegt. Besonders störend kann intensiv farbiges oder blinkendes Licht wirken. Zuständig sind bei Beschwerden die Umwelt- bzw. Immissionsschutzbehörden der Länder (Deutschland). Negative Auswirkungen betreffen die Verkehrssicherheit (Navigation bei Nacht, physiologische Blendung z. B. durch falsch eingestellte Autoscheinwerfer oder durch Flächenbeleuchtungen neben Straßen). Einflüsse auf die Tierwelt (z. B. Anziehen nachtaktiver Insekten, Störung des Vogelflugs bei Zugvögeln) und die allgemeine Aufhellung der Atmosphäre (Lichtverschmutzung, z. B. unmögliche astronomische Beobachtung infolge Streuung des Lampenlichts in der Atmosphäre des Nachthimmels).

Nachweis

Licht kann am einfachsten mit dem Auge nachgewiesen werden, oder mit verschiedenen Instrumenten durch optische Detektoren, wie fotografischem Film oder mit speziellen Strahlungsdetektoren oder Sensoren oder mittelbar durch chemische oder biologische Prozesse wie die Photosynthese oder die Photolyse oder durch physikalische Vorgännge, wie Fluoreszenz oder Photo-Lumineszenz. Sensoren enthalten meist Halbleiterdetektoren, welche Licht in elektrische Spannung umwandeln. Komplexe Sensoren (line arrays / Zeilensensoren und matrix arrays / Flächensensoren), die auch in Scannern und Digitalkameras als Aufnahmeelement dienen.

Größen und Einheiten


- Lichtgeschwindigkeit
- Lichtstrom (Lumen)
- Lichtmenge (Lumensekunde)
- Lichtstärke (Candela)
- Leuchtdichte (Candela/m²)
- Beleuchtungsstärke (Lux)
- Lichtdruck (Optik) (Newtonsekunde)
- Lichtfarbe (Kelvin)
- Lichtjahr (Lj/ly)

Siehe auch


- Reflexion (Physik), Brechung (Physik), Absorption (Physik), Polarisation, Welle (Physik), Elektromagnetische Welle
- eine Lichtquelle (offenes Licht; grünes Licht geben, die Hintergrundbeleuchtung flackerte)
- Polychromatisches Licht
- Diffuses Licht
- Natürliches Licht
- Polarisiertes Licht
- Licht am Tag
- Marfa-Lichter, ungewöhnliche Lichterscheinungen
- Nordlicht
- Erstes Licht, Astronomie
- Tscherenkow-Licht
- Tageslicht
- Glanzlicht
- Lichtfarbe
- Lichtsignal
- Fördergemeinschaft Gutes Licht
- Mehr Licht

Literatur


- Albert Einstein: Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt.", Annalen der Physik, 1905, Seiten 132-148 (Mit diesem Beitrag begründete Einstein den Welle-Teilchen-Dualismus des Lichts)
- Klaus Hentschel:
Einstein und die Lichtquantenhypothese. Naturwissenschaftliche Rundschau 58(6), S. 311 - 319 (2005),
- Thomas Walther, Herbert Walther:
Was ist Licht? Von der klassischen Optik zu Quantenoptik, Verlag C.H.Beck, München, 1999, ISBN 3-406-44722-8
- Sidney Perkowitz:
Eine kurze Geschichte des Lichts. Die Erforschung eines Mysteriums, Deutscher Taschenbuch Verlag, aus dem Amerikanischen übersetzt von Hainer Kober, München, 1998, ISBN 3-423-33020-1, amerik. Originalausgabe New York, 1996, ISBN 0-8050-3211-8

Weblinks

Real Video (Aus der Fernsehsendung Alpha Centauri):
- [http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&g2=1&f=040204.rm Was war der Äther?]
- [http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&f=020317.rm Wird Licht müde?]
- [http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&g2=1&f=021208.rm Was ist Licht?]
- [http://www.kisc.meiji.ac.jp/~mmandel/recherche/licht.html Nachweise zum Thema Licht]
- [http://www.infoline-licht.de/ Infoline-Lichtplanung] - Online-Lexikon mit Basiswissen, Beispielen, Terminen, Adressen, etc. Kategorie:Optik Kategorie:Elektrodynamik Kategorie:Wellenlehre ja:光 ko:빛 ms:Cahaya simple:Light th:แสง


Additive Farbmischung

Die Additive Farbsynthese (auch Additive Farbmischung, Additives Verfahren oder Additionsverfahren) ist ein optisches Modell, welches das Mischverhalten von Lichtfarben beschreibt. Im Gegensatz zur Subtraktiven Farbsynthese entstehen die Mischfarben nicht durch wiederholte Einschränkung des Spektrums, sondern durch das Hinzufügen neuer Spektralbereiche. Das additive Verfahren arbeitet nach der Dreifarbentheorie von Young und Helmholtz.

Funktionsweise

Helmholtz Häufig – beispielsweise bei Bildschirmen oder Videoprojektoren – werden hierfür die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau eingesetzt (so genanntes RGB-Modell), durch deren Kombination sich ein großer Teil des von Menschen wahrnehmbaren Farbraums erzeugen lässt. Bei der additiven Farbsynthese ergibt sich Weiß als Summe aller eingesetzten Grundfarben, Schwarz als Abwesenheit von Licht.

Einsatzgebiete


- Kornraster-Verfahren
- Linienraster-Verfahren
- Linsenraster-Verfahren
- Spreizverfahren
- Farbfernsehen
- Bildschirme In der Fotografie dominiert dagegen das Subtraktionsverfahren.

Siehe auch


- Farbe
- Grundfarbe
- Farbfotografie
- Farbtheorie
- Farbige Schatten
- Filter (Optik) Kategorie:Optik Kategorie:Farbe

Subtraktive Farbmischung

Die Subtraktive Farbsynthese (auch Subtraktive Farbmischung, Subtraktives Verfahren oder Subtraktionsverfahren) ist ein optisches Modell, das das Verhalten von Körperfarben bei der Mischung von Farbpigmenten beschreibt. Das entspricht der Absorption der Farbanteile des sichtbaren Lichtspektrums des weißen Lichts.

Funktionsweise

Licht Das sichtbare Spektrum beinhaltet alle Farben, die das menschliche Auge verarbeiten kann, d. h. auf die Farbanteile des Lichtspektrums, auf die die Rezeptoren im Auge reagieren. Alle diese Farben zusammen ergeben nach der additiven Farbsynthese Weiß. Da eine Farbe, damit sie als Farbe wahrgenommen werden kann, alle Farbanteile außer den eigenen absorbiert, spricht man von einer Subtraktion. Werden zwei Farben subtraktiv gemischt, vermindern beide das Spektrum. Aus systemtheoretischer Sicht ist die subtraktive Farbsynthese eine Hintereinanderschaltung von Filtern, die jeweils bestimmte Teile des Spektrums absorbieren. Dabei wird das Spektrum des einfallenden Lichts mit einer Filterkennlinie multipliziert. Werden mehrere Filter A und B hintereinander geschaltet, entspricht dies einem Filter C, dessen Kennlinie gleich dem Produkt der einzelnen Filterkennlinien A
- B ist. Daher spricht man in der Theorie auch von einer multiplikativen Farbsynthese. Bedingt durch die drei Rezeptorenarten unseres Sehsinns, die möglichst unabhängig gereizt werden sollen, findet man in der Praxis meist die Filterfarben Cyan, Magenta, Gelb. So filtert ein Cyan-Filter hauptsächlich rotes Licht. Ist der Cyanfilter dichter, wird mehr rotes Licht absorbiert. Analog filtert ein Magenta-Filter das grüne Licht und ein gelber Filter hauptsächlich nur das blaue Licht. Praktische Farbstoffe sind allerdings nicht perfekt, das heißt ihre spektrale Absorptionskurve ist kein Rechteck (gleichmäßige Absorption in dem gewünschten Spektralbereich und gar keine Absorption bei den anderen Wellenlängen) sogenannter Blockfarbstoffe, sondern sie überlappen sich und sind z. B. eher glockenförmig (Filmfarbstoffe). Ihre Überlagerung ist daher nichtlinear und kann nicht ohne weiteres in RGB umgerechnet werden. In der Praxis reicht aber oft eine lineare Näherung. Siehe auch: Farbe und Farbnachstellung Kategorie:Optik Kategorie:Malerei Kategorie:Textilindustrie

Zusätzliche Grundfarben

Schwarz

Aufgrund einer Unreinheit der Farbstoffe ergibt eine Mischung aller drei Grundfarben oft kein Schwarz, sondern ein dunkles Braun. Aus diesem Grund sowie aus Kostengründen wird daher meist Schwarz als weitere Grundfarbe hinzugefügt (CMYK).

Schmuckfarben

Außerdem decken die verwendeten Farbstoffe oft nicht den gesamten Farbraum ab, so dass bestimmte Farben nicht darstellbar sind. Häufig verwenden Designer solche Farben beim Corporate Design von Unternehmen, die sich diese dann schützen lassen. Beim Druck auf Oberflächen ist Farbeindruck ferner nicht alleine von den verwendeten Farbstoffen (und dem meist weißen Untergrund), sondern auch vom Lichteinfall abhängig. Oft ist hier ein bestimmtes Verhalten bei unterschiedlichem Lichteinfall erwünscht, der mit gewöhnlichen Farben nicht erreicht werden kann (z. B. ein Glänzen bei goldfarbenem Druck). Aus diesen Gründen werden ergänzend oft noch zusätzliche Schmuckfarben verwendet.

Photofarben

Bei manchen Druckverfahren (insbesondere Tintenstrahldruck), die eine vergleichsweise geringe Auflösung aufweisen (z. B. durch die Größe der Tintentropfen), lässt sich die Farbauflösung durch die Verwendung von weniger intensiven Varianten der Grundfarben (sog. Photocyan und Photomagenta, zum Teil auch verschiedene Grautöne) erweitern. Manche Drucker verwenden auch Rot und Blau zur Erweiterung des Farbraums.

Einsatzgebiete


- Beizfarben-Verfahren
- Kolloid-Härtungsprozeß
- Silberfarbstoff-Bleichverfahren
- Technicolor-Druckverfahren
- Tonungsverfahren
- Hexachrome Auch in der Fotografie dominieren die Subtraktionsverfahren.

Siehe auch


- Additive Farbsynthese
- Farbe
- Grundfarbe
- Farbfotografie
- Farbtheorie
- Farbkreis Kategorie:Optik Kategorie:Farbe

Gelb

Als Gelb bezeichnet man die wahrgenommene Farbe von Licht, das eine Wellenlänge zwischen 550 und 590 nm hat. In der Subtraktiven Farbmischung ist es eine der Grundfarben, in der Additiven Farbmischung entsteht es durch die Mischung der Farben Rot und Grün. Die Komplementärfarbe ist Blau. Gelb ist in der Natur eine Warnfarbe und wird daher für Warnschilder und als eine der drei Ampelfarben verwendet; Gelb ist auch ein verkürzter Ausdruck für das Eigelb, den Eidotter. Außerdem steht Gelb für den Abfall, der im Gelben Sack/ der Gelben Tonne entsorgt werden muss.

Technik

Gelb hat im RGB-Farbraum den Wert RGB = (255, 255, 0) dezimal bzw. FFFF00 hexadezimal. Im RAL-Farbsystem entsprechen Bezeichnungen RAL 1000 bis RAL 1037 gelben Farben. Senkt man die Intensität der Rot- und Grün-Werte (z.Bsp.: RGB 50,50,0) erhält man die Farbe Braun.

Symbolische Bedeutung der Farbe

Braun
- Gelb nahm in der Kunst häufig die Stelle der Farbe Gold = Ewigkeit ein.
- Heute ist Gelb international die Farbe vieler liberaler Parteien.
- In der traditionellen abendländischen Kunst galt Gelb als Farbe des Neides, Farbe des Judas, Farbe der Juden und der Synagoge. siehe dazu auch: Gelber Fleck
- Im Sport (insbesondere Fußball) die Verwarnung eines Spielers, die noch nicht unmittelbar zum Platzverweis führt: Gelbe Karte
- Die mittlere Phase einer Ampel, die den bevorstehenden Wechsel von rot nach grün oder umgekehrt anzeigt.
- Gelb ist (auch in der Natur) Signalfarbe. In Kombination mit Schwarz wird die größtmögliche Signalwirkung zweier Farben erreicht, was bei vielen Schildern Anwendung findet (beispielsweise für Warnzeichen vor Radioaktivität oder Biogefährdung) Siehe auch: Liste gelber Farbmittel Kategorie:Farben ja:黄色 simple:Yellow

Cyan

Cyan
Cyan ist der Fachbegriff für ein helles Blau. Stahlblau, geht zurück auf griech. "kyaneos". In anderer Übersetzung steht "kyaneos" sogar für schwarzblau. Umgangssprachlich wird die Farbe Cyan als Blaugrün oder Türkis oder auch nur als Hellblau bezeichnet. Fachlich korrekt müsste man den Himmel bei schönem Wetter als cyanfarben bezeichnen.

Farblehre

Die Farbe Cyan
- ist eine der Grundfarben der Subtraktiven Farbmischung (neben Gelb und Magenta)
- entsteht durch die Mischung der Farben Grün und Blau in der Additiven Farbmischung
- ist die Komplementärfarbe zu Rot
- hat im RGB-Farbraum den Wert RGB = (0, 174, 239) dezimal bzw. 00AEEF hexadezimal. Siehe auch: Farbe, Cyanide Kategorie:Farben

Lichtspektrum

Unter Lichtspektrum versteht man das Licht, das von einem Objekt emittiert oder zurückgeworfen wird. Das Lichtspektrum ist Teil des elektromagnetischen Spektrums.elektromagnetischen Spektrums

Spektrumtypen

Linienspektrum

Ein Linienspektrum existiert, wenn eine Lichtquelle nur Licht diskreter Wellenlängen (wie z.B. eine Quecksilberdampflampe) emittiert. Das Licht entsteht in diesem Fall durch eine Reihe spezifischer Übergänge zwischen Energiezuständen von Atomen (selten von Molekülen). Die entstehenden, separaten und diskreten Emissionsbereiche werden als Spektrallinien bezeichnet.

Bandenspektrum

Beim Bandenspektrum handelt es sich um viele, nahe beieinander und/oder überlappende Spektrallinien, die Banden bzw. Absorptionsbanden genannt werden. Sie rühren von Energieübergängen in Molekülen her.

Kontinuierliches Spektrum

Glühlichtquellen (Temperaturstrahler) emittieren kontinuierliche Spektren. Derartige Spektren folgen teilweise dem Spektrum eines schwarzen Körpers. Reale Temperaturstrahler besitzen diskrete Lücken im kontinuierlichen Spektrum, die durch Selbstabsorption entstehen, z.B. die so genannten Fraunhoferschen Linien im Sonnenspektrum. In Leuchtstoffröhren wird erst ein Linienspektrum erzeugt, das dann von einem Leuchtstoff absorbiert wird. Dieser Leuchtstoff emittiert dann in einem weiten Wellenlängenbereich...

Emissionsspektrum

Jeder chemische Stoff (und jedes chemische Element) sendet ein charakteristisches Spektrum aus. Das Spektrum eines glühenden festen oder flüssigen "Körpers" ist stets ein kontinuierliches Spektrum, das alle Wellenlängen enthält. Anders verhalten sich glühende Gase und Dämpfe. Sie liefern im Allgemeinen diskontinuierliche Spektren, die nur aus einzelnen, durch dunkle Zwischenräume getrennten, scharfen Spektrallinien bestehen. Manche Gase weisen zusammenhängende "Banden" aus Spektrallinien auf. Die Linienspektren sind Atomspektren, die Bänderspektren rühren von Molekülschwingungen her.

Absorptionsspektrum

Ein Stoff, der bei einer bestimmten Wellenlänge Licht abstrahlt, kann oft Licht der gleichen Wellenlänge absorbieren. Daher sind Absorptionsspektren oft invers zu Emissionsspektren (Transmissionspektren). Neben Spektrallinien finden sich auch Absorptionsbanden.

Anwendungen

In der Spektralanalyse wird das von einem Testkörper ausgehende Emissions- oder Absorptions-Spektrum hinsichtlich markanter Linien untersucht. Siehe auch: MPT-AES, Sternspektrum. Kategorie:Fototechnik Kategorie:Spektroskopie ja:可視光線 ko:가시광선

Infrarotstrahlung

Als Infrarotstrahlung (kurz IR-Strahlung) bezeichnet man in der Physik elektromagnetische Wellen im Spektralbereich zwischen sichtbarem Licht und der langwelligeren Mikrowellenstrahlung. Dies entspricht einem Wellenlängenbereich von etwa 780 nm bis 1 mm. Bei kurzwelliger IR-Strahlung spricht man oft von "Nahinfrarot" (NIR), bei Wellenlängen von ca. 5...20 Mikrometer von "mittlerem Infrarot" (MIR). Extrem langwellige IR-Strahlung bezeichnet man als "Ferninfrarot" (FIR). Sie grenzt an den Bereich der Terahertzstrahlung. Technisch wird unterschieden in:
- nahes Infrarot: near infrared NIR, IR-A DIN, 0,7 – 1,4 µm – beschränkt durch die Wasserabsorption und in der Telekommunikation verwendet, aufgrund der geringen Absorption und Dispersion von Glasfasern
- kurzwelliges IR: short wavelength IR SWIR, IR-B DIN, 1,4 – 3 µm Die Wasserabsorption steigt bei 1450 nm stark an
- mittelwelliges Infrarot: mid wavelength IR MWIR, IR-C DIN, auch Zwischen-IR: intermediate-IR (IIR), 3 – 8 µm
- langwelliges IR: long wavelength IR LWIR, IR-C DIN, 8 – 15 µm)
- fernes Infrarot: far infrared FIR, 15 – 1000 µm Die Begriffe sind nicht immer so eindeutig wie für den sichtbaren Bereich definiert und werden teils durch die Anwendungen oder spezielle physikalische Phänomene bestimmt, weshalb es mehrere unterschiedliche Bezeichnungen gibt.

Geschichte

Die IR-Strahlung wurde im Jahre 1800 von Wilhelm Herschel entdeckt, indem er Sonnenlicht durch ein Prisma lenkte und hinter dem roten Ende des sichtbaren Spektrums ein Thermometer legte. Aus dem beobachteten Temperaturanstieg schloss er, dass sich das Sonnenspektrum jenseits des Roten fortsetzt. Umgangssprachlich wird IR-Licht oft mit Wärmestrahlung gleichgesetzt. Breitbandige IR-Quellen sind thermische Strahler wie beispielsweise Glühlampen und Heizstrahler. Selektivstrahler sind der Nernst-Stift, der Auer-Strumpf oder auch Hochdruck-Gasentladungslampen und auch Infrarot-LEDS. Als monochromatische, kohärente Quellen dienen Infrarotlaser (Halbleiterlaser, Nd:YAG-Laser, CO2-Laser). Zum Nachweis von IR-Strahlung aller Wellenlängen eigenen sich thermische Detektoren (Thermoelemente oder Bolometer). Im kurzwelligen Bereich werden Halbleiterdetektoren verwendet - auch Digitalkameras eignen sich dafür, wenn ihr IR-Sperrfilter nicht zu stark ausgelegt ist. Zur Aufnahme von IR-Bildern im nahen Infrarotbereich eignen sich auch spezielle fotografische Filme. Bei längeren Wellenlängen (mittleres Infrarot) werden gekühlte Halbleiterempfänger oder pyroelektrische Sensoren (Anwendung z. B. im PIR-Bewegungsmelder) verwendet. Bildgebende Sensoren haben für die Thermografie, die Infrarot-Astronomie (Blick durch interstellare Staubwolken möglich) und Nachtsichtgeräte Bedeutung.

Anwendungen

Anwendung in der Astronomie

In der Infrarotastronomie beobachtet man "kühle" Objekte (kälter als 1000 K), die in anderen Spektralbereichen kaum zu sehen sind, oder Objekte, die in oder hinter einer interstellaren Wolke liegen. Zusätzlich hilft die IR-Spektroskopie bei der Analyse der betrachteten Objekte.

Anwendung in der Computertechnik

Infrarotschnittstellen von PCs ermöglichen eine drahtlose Kommunikation mit Peripheriegeräten. Dabei war die Firma Hewlett Packard eines der ersten Unternehmen, das die Infrarot-Technik mit der EDV verbunden hat. Im Jahre 1979 integrierte man dort erstmals eine IR-Schnittstelle in einen Taschenrechner, um so eine Verbindung zu einem Drucker herzustellen. Im Jahre 1990 wurde dann erstmals eine IR-Schnittstelle in einen Desktop-PC integriert. Diese Schnittstelle wurde zu ihrem ersten Standard. Man nannte ihn somit Serial Infrared (Serielles Infrarot), abgekürzt SIR. Aus Geschwindigkeitsgründen ist dieser Standard heutzutage durch das abwärtskompatible Fast-IR abgelöst, welches jedes Desktop-Mainboard ab ungefähr Baujahr 2002 unterstützt (bzw. für den Anschluss eines solchen Senders/Empfängers vorbereitet ist). PDA's und Notebooks (ausser den meisten ganz neuen) haben ein solches Infrarotgerät eingebaut, ebenso wie einige Mobiltelefone (hier gilt für die neueren dasselbe wie für Notebooks). Des Weiteren liegt die Standardwellenlänge in der optischen Datenübertragung mittels Glasfasern mit 1550 nm im Infraroten.

Anwendung in der Chemie

IR-Strahlung regt Moleküle zu Schwingungen und Rotationen an. Die Infrarotspektroskopie (IR-Spektroskopie) ist ein physikalisches Analyseverfahren, das infrarotes Licht zur quantitativen Bestimmung von bekannten Substanzen oder Strukturaufklärung unbekannter Substanzen benutzt.

Anwendung in der Vermessung von Vegetation

Im nahen Infrarot besitzt Chlorophyll eine deutlich (ungefähr 6x) höherere Reflektivität als im sichtbaren (insbesondere grünen) Spektrum. Dieser Effekt wird zur Erkennung von Vegetation ausgenutzt. Hat man auf diese Weise Vegetation erkannt, kann sie (und nur sie) vermessen werden. Die Vermessung von Vegetation ist insbesondere für Autobahn- oder Straßenmeistereien, Gleisinfrastrukturbetreiber (z.B. DB Netz AG) oder Forstbetriebe von Bedeutung. Ragt Vegetation zu weit in das Lichtraumprofil von Fahrzeugen wird dies vom Vermessungssystem automatisch registriert.

Anwendung in der Medizin

Infrarotlicht wird in der Medizin häufig in Verbindung mit Lasertechnik genutzt. Die Einsatzgebiete umfassen dabei insbesondere die Haut-, Augen- und Zahnheilkunde (Messen, Veröden, Schneiden, Koagulieren, Lichttherapie).

Anwendung in der Automobiltechnik

Im Auto kann eine Infrarotkamera genutzt werden, um als Nachtsichtsystem die Sicherheit bei Nachtfahrten zu erhöhen. Hierbei wird das von einer Infrarotkamera aufgenommene Bild auf einem Display im Fahrzeuginneren dem Fahrer zur Verfügung gestellt. Entsprechende Systeme werden meist als "Night Vision" bezeichnet.

Anwendung in der Instandhaltung

In der modernen Instandhaltung von elektrischen und mechanischen Anlagen/Maschinen wird die Thermografie als ergänzende Messmethode zur präventiven Mängel- und Schadenserkennung eingesetzt. Berührungslos werden damit zuverlässig kritische Zustände ("Hot-Spots") von Maschinen, Anlagen und Installationen während deren Normalbetrieb ermittelt. Dadurch können bereits frühzeitig Maßnahmen zur Eingrenzung der Auswirkungen eingeleitet und somit ggf. Ausfälle und Schäden vermieden werden. Man kann sie auch prima mit der Schwingunsgmesstechnik kombinieren. Wie die IRIS des Auge eine Krankheit anzeigt, zeigt auch die Temperaturerhöhung bzw. die Schwingung mögliche Ausfälle an.

Anwendung in der Materialbearbeitung

Bohren, Schneiden, Schweißen, Gravieren mit Infrarot-Laser (z.B. CO2-Laser).

Sonstige Anwendungen


- Mit Hilfe der Thermographie lassen sich Bilder der durch die Eigenwärme von Gegenständen entstehenden Infrarotstrahlung erzeugen, sogenannte "Wärmebilder".
- Die IR-Spektroskopie ist ein wichtiges chemisches Analyseverfahren.
- Fernbedienungen von Fernsehern und Stereoanlagen nutzen Infrarotlicht zur Kommunikation.
- Nachtsichtgeräte liefern Bilder der Umgebung im infraroten Spektralbereich.
- Zielsuchende Waffen, die ihr Ziel über die von diesem ausgesandte Wärme (z.B. Triebwerkswärme bei Flugzeugen) mit einer Infrarotkamera finden.
- Heizlampen strahlen hauptsächlich im Infraroten.
- Sicherheitsmerkmal bei Geldscheinen, z. B. dem Euro.
- Infrarote Leuchtdioden in optischen Brandmeldern und Lichtschranken zur Raucherkennung. Kategorie:Elektromagnetisches Spektrum Kategorie:Elektrodynamik Kategorie:Optik ja:赤外線

Licht

Licht ist der Teil der elektromagnetischen Strahlung, die vom menschlichen Auge wahrgenommen werden kann. Dies sind die elektromagnetischen Wellen im Bereich von etwa 380-780 Nanometer (nm) Wellenlänge. Die unterschiedliche Empfindlichkeit von Pigment-Molekülen (Blau, Grün-Gelb, Orange-Rot) in verschiedenen Sehzapfenarten und Stäbchen des menschlichen Auges für verschiedene Wellenlängen (V(λ)-Kurve) ist Thema der Fotometrie. Während die Sehzapfen für Farbsehen verantwortlich sind, registrieren die Sehstäbchen in der Netzhaut mit den Retinal-Molekülen unter Rhodopsin-Abspaltung bei Photonen-Einfang die Lichtstärke. Wenn Elektronen vom einem höheren Energieniveau auf ein niedrigeres Energieniveau springen, werden Photonen emittiert, diese können vom Menschen als Licht wahrgenommen werden (Lumineszenz). Meist wird die Energie beim Rückfallen auf das niedrigere Niveau allerdings als Bewegungsenergie oder thermische Energie (Infrarotstrahlung) abgegeben. Bei den Autotrophen Organismen wird der freiwerdende Energiebetrag in chemischen Verbindungen gebunden (siehe Fotosynthese). Die Farbwirkung des physiologischen Sehens entsteht durch die Absorption einzelner Wellenlängen durch einen organischen oder anorganischen Farbstoff, oder durch die Beugung des weißen Lichtes an einem Kristallgitter. Werden bestimmte Wellenlängen absorbiert, entsteht aus den verblieben Wellenlängen der Farbeindruck (Komplementärfarbe). Ein grünes Blatt absorbiert demnach nicht im Wellenlängenbereich "grün" sondern im komplementären bereich "rot" (680 nm) und "blau" (430 nm). Siehe hierzu Chlorophyll. Bei organischen Farbstoffen können die delokalsierten Pi-Elektronensysteme durch Frequenzen im sichtbaren Bereich auf ein höheres Niveau gehoben werden. Dadurch werden je nach Molekül bestimmte Wellenlängen absorbiert. Bei anorganischen Farbstoffen werden Elektronen aus den d-Orbitalen in energetisch höher gelegene d-Orbitale angeregt (Ligandenfeldtheorie) oder sie wechseln ihre Position zwischen Zentralion und Ligand innerhalb eines Komplexes (Charge-Transfer-Komplexe). Siehe hierzu: Komplexchemie. Das in der Umwelt vorkommende Licht ist eine Mischung unterschiedlicher Wellenlängen. Durch ein Beugungsgitter oder ein Prisma kann man dieses polychromatische Licht in monochromatisches Licht (Licht einer Wellenlänge) zerlegen. Jeder dieser monochromatischen Lichtkomponenten entspricht ein spezifischer menschlicher Farbeindruck, die so genannten Spektralfarben oder Regenbogenfarben. In der Reihenfolge zunehmender Wellenlänge findet man: Wellenlänge Die Übergänge zwischen Farben sind fließend, der persönliche Farbeindruck einzeln benennbarer abzählbarer Farben ist subjektiv und durch Sprache, Tradition sowie Denken bedingt. Die in verschiedenen Sprachen (ursprünglich) vorkommenden Wörter für Farben belegen diese Subjektivität. Die einzelnen Farbbereiche enthalten jeweils verschiedene Farbtöne. So ist der Zwischenbereich zwischen Blau und Grün etwa mit Türkis oder Cyan zu bezeichnen. Andere wahrgenommene Farben (beispielsweise Braun) ergeben sich bei Licht, in dem mehrere Wellenlängen vorkommen (additive Farbmischung) oder durch subtraktive Farbmischung aus gefiltertem weißem Licht. Elektromagnetische Strahlung jenseits der menschlichen Grenze der Sichtbarkeit mit höherer Frequenz bzw. niedrigerer Wellenlänge als violett wird bis zu einer bestimmten Frequenz als Ultraviolett- oder UV-Strahlung bezeichnet; solche mit niedrigerer Frequenz bzw. höherer Wellenlänge als rot bis zu einer bestimmten Wellenlänge als Infrarotstrahlung. Die Bandbreite des sichtbaren Lichts bei Tieren weicht zum Teil erheblich vom menschlichen Sehen ab. Neben der Wellenlänge beziehungsweise Farbe ist Licht noch durch die Kohärenz, Interferenz und die Polarisation und weitere messbare Parameter charakterisiert. Eine der Hauptquellen des Lichtes ist die Sonne. Künstliche Lichtquellen sind beispielsweise Glühlampen, Leuchtstoffröhren, Leuchtdioden, Laser und chemisches Licht. Begrenzt lichtdurchlässige (nicht transparente) Gegenstände werden auch als "opaque" oder "opak" bezeichnet. Der Grad der Lichtdurchlässigkeit wird dann als Grad der "Opazität" bezeichnet. Licht wird im erklärenden Modell als Welle beschrieben oder alternativ als Strom von Teilchencharakter. Dieser Welle-Teilchen-Dualismus des Lichtes entzieht sich einer geschlossenen Interpretation, ist aber im Rahmen der Quantenphysik mathematisch präzise beschreibbar. Lichtteilchen werden als Photonen bezeichnet. Sie besitzen keine Ruhemasse und bewegen sich im Vakuum stets mit Lichtgeschwindigkeit.

Licht in der Gesellschaft

Licht ist, wie Feuer, eines der bedeutendsten Phänomene primitiver Kulturen. Künstlich erzeugtes Licht aus Lampen wird allgemein eingesetzt. Es ermöglicht dem Menschen ein angenehmes und sicheres Leben auch bei terrestrischer Dunkelheit (Nacht) und in gedeckten Räumen (Höhlen, Gebäude). Technisch wird die Funktionsgruppe, die Licht erzeugt, als Lampe bezeichnet. Der Halter für die Lampe bildet mit dieser eine Leuchte. Dieses Wort wird auch als Bezeichnung für intelligente Menschen verwendet und lässt die Bedeutung von Intelligenz für die Sozialisation von Individuen in der Gruppe erkennen. Ein Mangel an Intelligenz wird mit geistiger Dunkelheit gleichgesetzt.

Licht unter freiem Himmel

Licht unter freiem Himmel hat bei Dunkelheit eine Hilfsfunktion für die terrestrische Navigation (Fußgänger, Autofahrer), als optisches Signal oder für Schmuck- und Werbezwecke. Es zählt als ein Umweltfaktor zu den Immissionen i.S. des Bundesimmissionsschutzgesetzes (BImSchG) (Deutschland). Lichtimmissionen von Beleuchtungsanlagen können das Wohn- und Schlafbedürfnis von Menschen und Tieren erheblich stören und auch technische Prozesse behindern. Entsprechend sind in der sog. "Licht-Richtlinie" der Länder (Deutschland) Maßstäbe zur Beurteilung der (Raum-)Aufhellung und der (psychologischen) Blendung fest gelegt. Besonders störend kann intensiv farbiges oder blinkendes Licht wirken. Zuständig sind bei Beschwerden die Umwelt- bzw. Immissionsschutzbehörden der Länder (Deutschland). Negative Auswirkungen betreffen die Verkehrssicherheit (Navigation bei Nacht, physiologische Blendung z. B. durch falsch eingestellte Autoscheinwerfer oder durch Flächenbeleuchtungen neben Straßen). Einflüsse auf die Tierwelt (z. B. Anziehen nachtaktiver Insekten, Störung des Vogelflugs bei Zugvögeln) und die allgemeine Aufhellung der Atmosphäre (Lichtverschmutzung, z. B. unmögliche astronomische Beobachtung infolge Streuung des Lampenlichts in der Atmosphäre des Nachthimmels).

Nachweis

Licht kann am einfachsten mit dem Auge nachgewiesen werden, oder mit verschiedenen Instrumenten durch optische Detektoren, wie fotografischem Film oder mit speziellen Strahlungsdetektoren oder Sensoren oder mittelbar durch chemische oder biologische Prozesse wie die Photosynthese oder die Photolyse oder durch physikalische Vorgännge, wie Fluoreszenz oder Photo-Lumineszenz. Sensoren enthalten meist Halbleiterdetektoren, welche Licht in elektrische Spannung umwandeln. Komplexe Sensoren (line arrays / Zeilensensoren und matrix arrays / Flächensensoren), die auch in Scannern und Digitalkameras als Aufnahmeelement dienen.

Größen und Einheiten


- Lichtgeschwindigkeit
- Lichtstrom (Lumen)
- Lichtmenge (Lumensekunde)
- Lichtstärke (Candela)
- Leuchtdichte (Candela/m²)
- Beleuchtungsstärke (Lux)
- Lichtdruck (Optik) (Newtonsekunde)
- Lichtfarbe (Kelvin)
- Lichtjahr (Lj/ly)

Siehe auch


- Reflexion (Physik), Brechung (Physik), Absorption (Physik), Polarisation, Welle (Physik), Elektromagnetische Welle
- eine Lichtquelle (offenes Licht; grünes Licht geben, die Hintergrundbeleuchtung flackerte)
- Polychromatisches Licht
- Diffuses Licht
- Natürliches Licht
- Polarisiertes Licht
- Licht am Tag
- Marfa-Lichter, ungewöhnliche Lichterscheinungen
- Nordlicht
- Erstes Licht, Astronomie
- Tscherenkow-Licht
- Tageslicht
- Glanzlicht
- Lichtfarbe
- Lichtsignal
- Fördergemeinschaft Gutes Licht
- Mehr Licht

Literatur


- Albert Einstein: Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt.", Annalen der Physik, 1905, Seiten 132-148 (Mit diesem Beitrag begründete Einstein den Welle-Teilchen-Dualismus des Lichts)
- Klaus Hentschel:
Einstein und die Lichtquantenhypothese. Naturwissenschaftliche Rundschau 58(6), S. 311 - 319 (2005),
- Thomas Walther, Herbert Walther:
Was ist Licht? Von der klassischen Optik zu Quantenoptik, Verlag C.H.Beck, München, 1999, ISBN 3-406-44722-8
- Sidney Perkowitz:
Eine kurze Geschichte des Lichts. Die Erforschung eines Mysteriums, Deutscher Taschenbuch Verlag, aus dem Amerikanischen übersetzt von Hainer Kober, München, 1998, ISBN 3-423-33020-1, amerik. Originalausgabe New York, 1996, ISBN 0-8050-3211-8

Weblinks

Real Video (Aus der Fernsehsendung Alpha Centauri):
- [http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&g2=1&f=040204.rm Was war der Äther?]
- [http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&f=020317.rm Wird Licht müde?]
- [http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&g2=1&f=021208.rm Was ist Licht?]
- [http://www.kisc.meiji.ac.jp/~mmandel/recherche/licht.html Nachweise zum Thema Licht]
- [http://www.infoline-licht.de/ Infoline-Lichtplanung] - Online-Lexikon mit Basiswissen, Beispielen, Terminen, Adressen, etc. Kategorie:Optik Kategorie:Elektrodynamik Kategorie:Wellenlehre ja:光 ko:빛 ms:Cahaya simple:Light th:แสง


Mondfinsternis

Eine Mondfinsternis entsteht, wenn der Mond durch den Schatten der Erde wandert. Da die Erdbahn (Ekliptik) und die Mondbahn leicht gegeneinander geneigt sind, zieht der Mond meistens knapp über oder unter dem Erdschatten vorbei. Zu einer Mondfinsternis kommt es, wenn
- Vollmond ist und
- der Mond sich an einem Punkt befindet, an dem die Mondbahn die Ekliptik schneidet, einem so genannten Knotenpunkt.
Sonnen- und Mondfinsternisse

Nur an den Punkten 1 und 4 kann eine Mondfinsternis entstehen, bei 2 und 3 eine Sonnenfinsternis. An allen anderen Positionen zieht der Mond über oder unter der Ekliptik vorbei.

Entfernungen und Größenverhältnisse sind nicht maßstabsgerecht, der Winkel
der Mondbahn zur Ekliptik ist zur Veranschaulichung vergrößert dargestellt.
Im Unterschied zur Sonnenfinsternis ist eine Mondfinsternis von jedem Ort der Nachtseite der Erde aus zu sehen und sieht auch überall gleich aus; eine totale Mondfinsternis ist also für jeden Betrachter total. Deswegen kann man eine Mondfinsternis häufiger beobachten als eine Sonnenfinsternis, obwohl Sonnenfinsternisse etwas häufiger als Mondfinsternisse vorkommen. Da der Erdschatten immer kreisförmig ist, schlossen daraus bereits die Griechen der Antike, dass die Erde eine Kugel sein müsse.

Arten von Mondfinsternissen

Kugel Man unterscheidet streng genommen vier Arten von Mondfinsternissen:
- totale Mondfinsternis: Hier befindet sich der Mond vollständig im Kernschatten der Erde. 29 Prozent aller Mondfinsternisse sind total. Die maximale Dauer einer totalen Mondfinsternis beträgt etwa 115 Minuten.
- partielle Mondfinsternis: Nur ein Teil des Mondes taucht in den Kernschatten der Erde ein, der Rest befindet sich weiterhin im Halbschatten. Dieser Typ macht etwa 34 Prozent aller Mondfinsternisse aus.
- Totale Halbschattenmondfinsternis: Der Mond taucht vollständig in den Halbschatten ein. Hierbei erscheint der Mond an der Stelle, die dem Kernschatten am nächsten ist, merklich dunkler. Die totale Halbschattenmondfinsternis ist der seltenste Mondfinsternistyp. Die nächste Finsternis dieses Typs findet am 14. März 2006 statt.
- Partielle Halbschattenfinsternis: Der Mond taucht nur teilweise in den Halbschattenbereich ein. Er ist dabei weiterhin vollständig sichtbar, allerdings erscheint der Teil des Mondes, der den Kernschatten am nächsten liegt, mehr oder minder dunkler. Bei Halbschattenfinsternissen mit einer Größe unter 0,5 ist dies kaum zu beobachten. Die Größe (oder Magnitude) einer Mondfinsternis bezeichnet die Eindringtiefe des Mondes (genauer, seines dem Zentrum am nächsten gelegenen Randes in der Projektion) in den Erdschatten, und zwar in Einheiten von Monddurchmessern (3475 Kilometer). Bei einer partiellen Mondfinsternis der umbralen (auf den Kernschatten bezogenen) Größe 0,6 liegt der "innere Rand" also etwa 2085 Kilometer innerhalb des Kernschattens, 1390 km verbleiben im Halbschatten. Finsternisse mit Größen über 1 sind total. Analog ist bei einer Halbschattenfinsternis der penumbralen Größe 0,5 der Mond zur Hälfte in den Halbschatten der Erde eingedrungen. Da die Breite des Halbschattens (vom äußeren Rand bis zum Rand des Kernschattens) zufällig etwa einem Monddurchmesser entspricht, ist eine Halbschattenfinsternis größer als 1 zumeist auch eine partielle Mondfinsternis. Eine zentrale Finsternis, bei der der Mond (fast) genau durch das Zentrum des Erdschattens läuft, hat ungefähr eine umbrale Größe von 1,8 bis 1,85; der Maximalwert variiert mit dem Abstand des Mondes von der Erde sowie mit dem Abstand Erde-Sonne. Totale Mondfinsternisse lassen sich neben der Eindringtiefe auch durch die Helligkeit und Färbung des Kernschattens infolge des von der Erdatmosphäre gebrochenen Lichtes charakterisieren. Diese variieren in Folge des unterschiedlichen Verschmutzungsgrades der Erdatmosphäre (insbesondere der Stratosphäre. Zum Beispiel kann nach heftigen Vulkanausbrüchen eine dunkle oder sehr dunkle Finsternis auftreten. André Danjon hat dabei die folgende Skala vorgeschlagen, die die Helligkeit durch einen Parameter L charakterisiert, und die nach ihm auch Danjon-Skala genannt wird: :L = 0 Sehr dunkle Finsternis; Mond fast unsichtbar, besonders in der Mitte der Totalität :L = 1 Dunkle Finsternis; graue oder bräunliche Färbung; Details der Mondoberfläche nur schwierig erkennbar :L = 2 Tiefrote oder rostrote Finsternis, mit einem sehr dunklen Zentrum, aber relativ hellen Rand des Kernschattens :L = 3 Ziegelrote Finsternis, gewöhnlich mit einem hellen oder gelblichen Rand des Kernschattens :L = 4 Sehr helle kuperrote oder orange Finsternis mit einem sehr hellen bläulichen Kernschattenrand.

Optische Effekte während einer Mondfinsternis

André Danjon Auch wenn der Mond bei einer totalen Finsternis vollständig im Kernschatten der Erde liegt, ist er noch schwach sichtbar, meist in rötlichen oder bräunlichen Farben. Grund dafür ist der langwellige rote Anteil am Sonnenlicht, der durch die Atmosphäre der Erde gebrochen wird und den Mond beleuchtet, während das kurzwellige blaue Licht gestreut oder absorbiert wird. Vom Mond aus ist das Licht vergleichbar mit dem während eines Sonnenuntergangs; die Atmosphäre würde einem Astronauten hell rötlich bis orange leuchtend erscheinen. Astronaut Bei einer hellen zentralen Finsternis nimmt die scheinbare visuelle Helligkeit des Mondes von etwa -12m,5 auf etwa +1m ab, also etwa um den Faktor 300000. Im Zentrum des Kernschattens beträgt die Abnahme der Intensität (also die Helligkeitsabnahme, die ein Astronaut auf der Mondoberfläche erleben würde) sogar etwa 1 bis 2 Millionen, rund einhundertmal mehr als bei einer totalen Sonnenfinsternis. Bei einer dunklen Finsternis kann die Mondhelligkeit bis auf etwa +5m abfallen, entsprechend einem Faktor von 10 Millionen. Um etwa den gleichen Faktor nimmt auch die Intensität im Zentrum ab; die untere Grenze wird durch das Licht der Korona der Sonne bestimmt, die durch die Erde nur teilweise verdeckt wird. Die Mondfinsternisse der vergangenen Jahre waren überwiegend hell, um L = 3, was auf eine verhältnismäßig saubere Stratosphäre schließen lässt. Nach dem Ausbruch des Vulkans Pinatubo im Jahre 1991 wurden teilweise sehr dunkle Finsternisse beobachtet. Somit ermöglicht die Farbe und Helligkeit des verfinsterten Mondes Rückschlüsse auf die Reinheit der Erdatmosphäre. Heute ist diese Methode jedoch überholt, da Messungen von Satelliten oder Flugzeugen aus viel genauere Informationen über Verunreinigungen der Luft liefern als die reine optische Abschattung dies erlaubt.

Mondfinsternis-Termine

Mondfinsternisse von 2004 bis 2020 (Zeiten in WZ)

Längste totale Mondfinsternisse zwischen 1900 und 2100

Die längste totale Mondfinsternis im Zeitraum zwischen 1000 v.Chr. und 3000 fand am 31. Mai 318 mit einer Dauer der totalen Phase von 1 h 47 m 14 s statt.

Siehe auch


- Liste totaler Mondfinsternisse

Weblinks


- [http://eclipse.astronomie.info/lunar/ astronomie.info:] Mondfinsternisse
- [http://www.finsternisse.de/ Mond- und Sonnenfinsternisse]
- [http://www.mondfinsternis.net/ Mondfinsternis in Deutschland]
- [http://www.mondfinsternis.org/ Mondfinsternis.org]
- [http://sunearth.gsfc.nasa.gov/eclipse/lunar.html Nasa Lunar Eclips Page (englisch)]
- [http://www.amsmeteors.org/mallama/lunarecl Lunar Eclipse Photometric Modeling and Imaging (englisch)] Kategorie:Himmelsmechanik ja:月食 ko:월식 th:จันทรุปราคา

Wasser

Wasser ist eine chemische Verbindung aus den Elementen Sauerstoff und Wasserstoff. Die Bezeichnung Wasser wird besonders für den flüssigen Aggregatzustand verwendet, im festen, also gefrorenen Zustand wird es Eis genannt, im gasförmigen Zustand Wasserdampf oder einfach nur Dampf. Dampf

Etymologie und alternative Bezeichnungen

Das Wort Wasser leitet sich vom althochdeutschen wazzar „das Feuchte, Fließende“ ab. Andere chemische Bezeichnungen für Wasser sind:
- Wasserstoffoxid (auf deutsch die korrekte, weil einfachste Bezeichnung)
- Diwasserstoffmonoxid, Wasserstoffhydroxid, Dihydrogeniumoxid, Hydrogeniumoxid, Hydrogeniumhydroxid oder Dihydrogenmonoxid

Vorkommen

Erde

Große Teile der Erde sind vom Wasser bedeckt, wobei dies besonders auf der Südhalbkugel der Fall ist und sich als Extrem an der Wasserhalbkugel zeigt. Die Versorgung der Weltbevölkerung mit hygienisch und toxikologisch unbedenklichem Trinkwasser, sowie einer ausreichenden Menge Nutzwasser, stellt eine der größten Herausforderungen der Menschheit in den nächsten Jahrzehnten dar. Die Wasservorkommen der Erde belaufen sich auf circa 1 386 Millionen km3, wovon allein 1 338 Millionen km3 (96,5 %) auf das Salzwasser der Weltmeere entfallen. Nur 48 Millionen km3 (3,5 %) des irdischen Wassers liegen als Süßwasser vor. Das mit 24,4 Millionen km3 (1,77 %) meiste Süßwasser ist dabei als Eis an den Polen, Gletschern und Dauerfrostböden gebunden und somit nicht der Nutzung zugänglich. Einen weiteren wichtigen Anteil macht das Grundwasser mit 23,4 Millionen km3 aus. Das Wasser der Fließgewässer und Binnenseen (190 000 km3), der Atmosphäre (13 000 km3), des Bodens (16 500 km3) und der Lebewesen (1 100 km3) ist im Vergleich rein mengenmäßig recht unbedeutend. Dabei ist jedoch nur ein geringer Teil des Süßwassers auch als Trinkwasser verfügbar. Insgesamt liegen 98,233 % des Wassers in flüssiger, 1,766 % in fester und 0,001 % in gasförmiger Form vor. In seinen unterschiedlichen Formen weist das Wasser dabei spezifische Verweilzeiten auf und zirkuliert fortwährend im globalen Wasserkreislauf. Diese Anteile sind jedoch nur näherungsweise bestimmbar und wandelten sich auch stark im Laufe der Klimageschichte, wobei im Zuge der globalen Erwärmung von einem Anstieg des Wasserdampfanteils ausgegangen wird.

Sonnensystem

Auch außerhalb der Erde kommt zwar Wasser vor, aber nur in sehr geringen Mengen und dann als Eis oder Wasserdampf. Als Eis wurde Wasser in Kometen („schmutzige Schneebälle“), auf dem Mars und auf einigen Monden der äußeren Planeten nachgewiesen. Viele Hinweise deuten darauf hin, dass der Mars in der Frühzeit seiner Entwicklung offene Wasserflächen enthielt. Zu den Monden zählen die Jupitermonde Europa, Ganymed und Kallisto, der Neptunmond Triton, sowie Charon, der einzige bekannte Mond Plutos. Hinweise auf das Vorhandensein von Eis in Meteoritenkratern in Polnähe gibt es sogar bei Merkur, dem sonnennächsten Planeten. Es ist möglich, dass auf dem Erdenmond in den Polregionen am Grund tiefer Krater Eisvorkommen als Relikte von Kometeneinschlägen überlebt haben. Solche Vorkommen wären wichtige Wasser- und Sauerstoffquellen für künftige Mondbasen, sind jedoch bis auf weiteres spekulativ.

Herkunft

Hauptartikel: Herkunft des irdischen Wassers Die Herkunft des Wassers auf der Erde, insbesondere die Frage, warum auf der Erde deutlich mehr Wasser vorkommt als auf den anderen erdähnlichen Planeten, ist bis heute nicht befriedigend geklärt. Ein Teil des Wassers dürfte durch das Ausgasen der Magma entstanden sein, also letztlich aus dem Erdinneren stammen. Ob dadurch aber die Menge an Wasser erklärt werden kann, ist fragwürdig. Weitere große Anteile könnten aber auch durch Einschläge von Kometen, transneptunischen Objekten oder wasserreichen Asteroiden (Protoplaneten) aus den äußeren Bereichen des Asteroidengürtels auf die Erde gekommen sein. Messungen des Isotopenverhältnisses von Deuterium zu Protium (D/H-Verhältnis) deuten dabei eher auf Asteroiden hin, da in Wassereinschlüssen in kohligen Chondriten ähnliche Verhältnisse gefunden wurden wie in ozeanischem Wasser, wohingegen bisherige Messungen dieses Isotopenverhältnisses an Kometen und transneptunischen Objekten nur schlecht mit irdischem Wasser übereinstimmten.

Wassermolekül

Chondriten Chondriten Hauptartikel: Wassermolekül Das Molekül des Wassers besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Geometrisch ist das Wassermolekül gewinkelt, so dass die zwei Wasserstoffatome und die zwei Elektronenpaare in die Ecken eines gedachten Tetraeders gerichtet sind. Der Winkel, den die beiden O-H-Bindungen einschließen beträgt 104,45°. Er weicht aufgrund des erhöhten Platzbedarfs der freien Elektronenpaare vom idealen Tetraederwinkel (~109,47°) ab. Die Bindungslänge der O-H-Bindungen beträgt jeweils 95,84 Picometer. Sauerstoff hat in der Pauling-Skala mit 3,5 eine höhere Elektronegativität als Wasserstoff mit 2,1. Das Wassermolekül weist dadurch ausgeprägte Partialladungen auf. In Kombination mit der dreieckigen Geometrie kommt es auf der Seite des Sauerstoffs zu einer negativen und auf der Seite der beiden Wasserstoffatome zu einer positiven Polarität. Diese bewirkt das Dipolmoment, das in der Gasphase 1,84 Debye beträgt. Wassermoleküle wechselwirken miteinander über Wasserstoffbrückenbindungen und besitzen dadurch ausgeprägte zwischenmolekulare Anziehungskräfte. Es handelt sich dabei um keine beständige, feste Verkettung. Der Verbund der über Wasserstoffbrückenbindungen unbeständig verketteten Wassermoleküle besteht nur Bruchteile von Sekunden, wonach sich die einzelnen Moleküle wieder aus dem Verbund lösen und sich in einem ebenso kurzen Zeitraum erneut verketten. Dieser Vorgang wiederholt sich ständig und führt letztendlich zur Ausbildung eines variablen Clusters. Hierdurch werden wichtige Eigenschaften wie die Dichteanomalie hervorgerufen. Je nach Isotopenzusammensetzung des Wassermoleküls unterscheidet man „schweres Wasser“, „halbschweres Wasser“ und „überschweres Wasser“.

Eigenschaften des Wassers

Hauptartikel: Eigenschaften des Wassers, Stoffdaten des Wassers

Synthese, Elektrolyse und Nachweis

Wasser wurde zum ersten Mal synthetisiert, als Henry Cavendish ein Gemisch aus Wasserstoff und Luft zum Explodieren brachte. Da Wasserstoff in der Zukunft Energieträger werden soll, ist geplant, durch die Elektrolyse des Wassers diesen Wasserstoff zu gewinnen. Allerdings ist ein hoher Energieaufwand für die Elektrolyse nötig. Mittlerweile ist es Forschern gelungen, Wasser durch Anwesenheit eines Katalysators nur mittels Sonnenlicht in Sauerstoff und Wasserstoff aufzuspalten: : \mathrm Wasser färbt weißes Kupfersulfat hellblau und blaues Cobalt(II)-chloridpapier wird durch Wasser rot gefärbt, Karl-Fischer-Titration.

Geschichte der Wassernutzung

Hauptartikel: Geschichte der Wassernutzung Die Geschichte der menschlichen Nutzung des Wassers und somit jene der Hydrologie, der Wasserwirtschaft und besonders des Wasserbaus, ist durch eine vergleichsweise geringe Zahl von Grundmotiven geprägt. Von den ersten sesshaftwerdenen Menschen zu den Hochkulturen der Antike über das Mittelalter bis zur Neuzeit, stand im Zentrum immer ein Konflikt zwischen einem zu viel und einem zu wenig an Wasser. Ihm war man dabei fast immer ausgeliefert, ob durch Dürren die Ernte einging oder Hochwasser Leben und Besitz bedrohte. Ohne die Kenntnis woher das Wasser kam und wohin es ging, wurde es zu einem Gegenstand der Mytholgie und später auch Naturphilosophie. Noch heute kommt dem Wasser in den meisten Religionen der Welt eine Sonderstellung zu, besonders dort, wo die Frage des Überlebens von der Lösung der zahleichen Wasserprobleme abhing. Ziel war es allen Nutzungsansprüchen gerecht zu werden und dabei auch jedem Menschen den ihm zustehenden Teil des Wassers zu garantieren. Hierzu wurde das Wasserrecht als eine der ersten Rechtsformen zum Mitbegründer der ersten zentralistischen Zivilisationen von Mesopotamien und Ägypten, bis in die Flusstäler Chinas und Indiens. Die lange Geschichte der Wassernutzung zeigt sich dabei, wie die Menschheitsgeschichte insgesamt, nicht als ein kontinuierlicher Entwicklungspfad. Sie wurde vor allem durch einzelne Zentren hohen wasserwirtschaftlichen Standards sowie immer wiederkehrende Brüche geprägt, neben oft Jahrhunderte lang währenden Stagnationsphasen. So beeindruckend die frühen wasserbaulichen Anlagen dabei auch waren, wie groß sich Innovationskraft und Kreativität unserer Vorfahren auch zeigte, letztlich war und ist man auch heute noch abhängig von der Natur, die man jedoch erst in vergleichsweise jüngster Zeit anfing wirklich zu verstehen.

Bedeutung des Wassers in den Wissenschaften

Zur Bedeutung für das Leben und die Welt allgemein siehe: Bedeutung des Wassers Wasser spielt wegen seiner besonderen chemischen und physikalischen Eigenschaften, vor allem des Dipolmoments, der Wasserstoffbrückenbindung und der Dichteanomalie, eine zentrale Rolle in vielen Wissenschaften und Anwendungsgebieten. Es ist der wahrscheinliche Entstehungsort des irdischen Lebens und unter Umständen auch eine Bedingung für dieses. In Organismen und in unbelebten Bestandteilen der Geosphäre spielt es als vorherrschendes Medium bei fast allen Stoffwechselvorgängen beziehungsweise geologischen und ökologischen Elementarprozessen eine entscheidende Rolle. Die Erdoberfläche ist zu circa 72 % von Wasser bedeckt, wobei Ozeane hieran den größten Anteil tragen. Süßwasserreserven bilden lediglich 2,53 % des irdischen Wassers und nur 0,3 % sind als Trinkwasser zu erschließen (Dyck 1995). Durch die Rolle des Wassers in Bezug auf Wetter und Klima, als Landschaftsgestalter im Zuge der Erosion und durch seine wirtschaftliche Bedeutung unter anderem in den Bereichen der Land-, Forst- und Energiewirtschaft ist dieses zudem in vielfältiger Weise mit Geschichte, Wirtschaft und Kultur der menschlichen Zivilisation verbunden. Die Wissenschaft, welche sich mit der räumlichen wie zeitlichen Verteilung des Wassers und dessen Eigenschaften beschäftigt, bezeichnet man als Hydrologie. Insbesondere untersucht die Ozeanologie das Wasser der Weltmeere, die Limnologie das Wasser der Binnengewässer, die Hydrogeologie das Grundwasser und die Aquifer, die Meteorologie den Wasserdampf der Atmosphäre und die Glaziologie das gefrorene Wasser unseres Planeten. In flüssiger Form wurde Wasser bislang nur auf der Erde nachgewiesen.

Wasserchemie

Die Chemie beschäftigt sich unter anderem mit der Analyse von im Wasser gelösten Stoffen, den Eigenschaften des Wassers, dessen Nutzung, dessen Verhaltensweise in verschiedenen Zusammenhängen. Wasser ist ein Lösungsmittel für viele Stoffe, für Ionenverbindungen, aber auch für hydrophile Gase und hydrophile organische Verbindungen. Sogar gemeinhin als in Wasser unlöslich geltende Verbindungen können in Spuren im Wasser enthalten sein. Daher liegt Wasser auf der Erde nirgends in reinem Zustand vor. Es hat je nach Herkunft die unterschiedlichsten Stoffe in mehr oder weniger großen Konzentrationen in sich gelöst. In der Analytik unterscheidet man unter anderem folgende Wassertypen:
- Reinstwasser
- Demineralisiertes Wasser
- Destilliertes Wasser
- Enteisentes Wasser
- Ätherisches Wasser
- Rohwasser
- Regenwasser
- Grundwasser
- Oberflächenwasser (Fließ- und Stehgewässer),
- Süßwasser/Salzwasser/Brackwasser
- Mineralwasser
- Trinkwasser
- schweres Wasser
- Abwasser, (Haushalts-Abwässer, landwirtschaftliche Abwässer,Industrie-Abwässer) Aber auch bei den wässrigen Auslaugungen (Eluaten) von Sedimenten, Schlämmen, Feststoffen, Abfällen und Böden wird die Wasseranalytik eingesetzt. Um die Eigenschaften des Wassers und eventuell darin gelöster Stoffe, bzw. damit in Kontakt stehender fester Phasen aufzuklären hat sich die Molekulardynamik-Simulation bewährt. Siehe auch: Wasserhärte, Gewässergüteklasse, Hydrophobie, Hydrophilie

Wasser in den Geowissenschaften

Hydrophilie In den Geowissenschaften haben sich Wissenschaften herausgebildet, die sich besonders mit dem Wasser beschäftigen: die Hydrogeologie, die Hydrologie, die Glaziologie, die Limnologie, die Meteorologie und die Ozeanographie. Besonders interessant für die Geowissenschaften ist, wie Wasser das Landschaftsbild verändert (von kleinen Veränderungen über einen großen Zeitraum bis hin zu Katastrophen, bei denen Wasser innerhalb weniger Stunden ganze Landstriche zerstört), dies geschieht zum Beispiel auf folgende Weisen:
- Flüsse oder Meere reißen Erdmassen mit sich und geben sie an anderer Stelle wieder ab (Erosion).
- Durch sich bewegende Gletscher werden ganze Landschaften umgestaltet.
- Wasser wird von Steinen gespeichert, gefriert in diesen und sprengt die Steine auseinander, weil es sich beim Gefrieren ausdehnt (Frostverwitterung).
- Durch Dürren werden die natürlichen Ökosysteme stark beeinflusst. Wasser ist nicht nur ein bedeutender Faktor für die mechanische und chemische Erosion von Gesteinen sondern auch für die klastische und chemische Sedimentation von Gesteinen. Dadurch entstehen unter anderem Grundwasserleiter. Auch interessiert Geowissenschaftler die Vorhersage des Wetters und besonders von Regenereignissen (Meteorologie). Siehe auch: Gewässer, Gletscher, Permafrostboden, Binnenmeer