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Das Muster des Monats, 08/2009

Muster- und Strukturenratebild, August 2009

Musterratebild August 2009, (c) Tim Hill

(Zur Auflösung und Erklärung bitte weiterlesen.)

Spontan denkt man bei diesem Bild vielleicht an eine Nahaufnahme von Torfmoos (Sphagnum sp.) – doch bliebe dabei die auffällige "streifige" Anordnung der einzelnen Elemente rätselhaft. Doch so ganz falsch wäre die Vermutung auch nicht, denn es handelt sich tatsächlich um Pflanzen, die jeder kennen dürfte, aber wohl selten aus diesem Blickwinkel wahrgenommen hat. Ein entscheidender Tipp: Das Bild wurde von meinem Kollegen Tim Hill aufgenommen, dessen Forschungsarbeit zum großen Teil im Motorgleiter der Universität Edinburgh stattfindet:

Motorgleiter der Universität Edinburgh, (c) Tim Hill

Das obige Bild stammt von einem Flug über Griffin Forest bei Aberfeldy in Schottland – hier ein Schnappschuss aus dem Cockpit:

Griffin Forest bei Aberfeldy (Schottland) aus der Luft, (c) Tim Hill

Das Rätselbild wurde von der an der Flugzeugunterseite montierten hochauflösenden Forschungskamera aufgenommen und zeigt ein Waldstück von Sitka-Fichten (Picea sitchensis) genau senkrecht von oben. Wie viele Nadelwälder Europas wurde es maschinell aufgeforstet, was zu der deutlich erkennbaren linienartigen Anordnung der Bäume führte.

Dass Bäume aus dieser Sicht wie Moospflänzchen aussehen, ist ein Hinweis darauf, dass die Wachstumsprozesse verschiedenster Pflanzen starke Ähnlichkeiten aufweisen. Und es erinnert uns daran, dass Abbildungen aus der Natur ohne einen beigefügten Maßstab oft nur schwer zu verstehen sind, denn viele Musterbildungsprozesse können auf ganz unterschiedlichen Größenordnungen ablaufen.

Das Bild wurde während einer der ersten Testflüge mit dieser Kamera aufgenommen – deshalb ist die Belichtung noch nicht ganz korrekt und es ist etwas überbelichtet. Der Sinn der Arbeit von Tim Hill und den anderen Kollegen des Flugzeugteams besteht freilich nicht in der Produktion von Rätselbildern. Ihre Messungen dienen vielmehr der Klimaforschung. Die Kamera hilft u. a. dabei, die Menge des von der Vegetation reflektierten bzw. von ihr absorbierten Sonnenlichtes zu messen und so Auskunft über den Strahlungs- und Energiehaushalt zu gewinnen. Während des Fluges werden jedoch noch viele andere Messungen durchgeführt. Die weißen Container unter den Tragflächen (die viele Beobachter auf den ersten Blick an die Triebwerke von Passagiermaschinen erinnern) sind vollgepackt mit Messinstrumenten, die u. a. kontinuierlich die Zusammensetzung der Luft messen. So erkennt man beispielsweise, wieviel Kohlendioxid von verschiedenen Landschaftstypen aufgenommen oder abgegeben wird. Diese Daten werden dann benutzt, um globale Klimamodelle immer weiter zu verbessern. Mit einem derartigen Kleinflugzeug ist es möglich, einerseits relativ schnell größere Gebiete zu untersuchen, andererseits kann man auf wenige Dutzend Meter Höhe hinuntergehen und so relativ kleinräumige Messungen durchführen.

Übrigens: Sehen Sie den hellen Fleck im Schnappschuss aus dem Cockpit gerade oberhalb des Armaturenbretts? Wie man am Schattenwurf auf den Tragflächen erkennt, befindet sich der Punkt gerade der Sonne gegenüber – es ist der Sonnengegenpunkt. Leider kenne ich die genauen Aufnahmebedingungen zum Flugzeitpunkt nicht, doch dürfte dies eine bekannte optische Erscheinung sein, der sog. "Heiligenschein", den man oft beim Blick auf taufeuchte Vegetation sieht. Die Tautropfen auf den Blättern fokussieren das Sonnenlicht wie eine Linse auf das Blatt und werfen das vom Blatt reflektierte Licht dann genau in die Gegenrichtung, also genau in Richtung der Sonne, zurück. Häufig sieht man dies auf taufeuchten Wiesen, wo sich um den eigenen Schatten ein "Heiligenschein" bildet (der entsprechende Wikipedia-Eintrag zeigt dazu ein schönes Bild). Dieser optische Effekt kann auch dazu führen, dass Bäume im Autoscheinwerfer als schneebedeckt erscheinen – eine Beobachtung, für die Alistair Fraser den Begriff Sylvanshine (lat. sylva/silva = Wald, engl. shine = Schein) geprägt hat (wohl auch als Wortspiel zum Namen seiner Arbeitsstelle, der Universität Pennsylvania).

Nicht zu verwechseln ist dieser Heiligenschein mit dem weitaus bekannteren Phänomen des "Brockengespenstes mit Glorie", das man oft in der Nebelwand auf Bergen sieht. Das Brockengespenst ist ebenfalls einfach der eigene Schatten, der auf einer wabernden Nebelwand dreidimensional und merkwürdig verzerrt erscheint. Die Glorie ist ein leuchtender Ring um den Kopf des "Gespenstes", der jedoch ganz anders als der "Heiligenschein" entsteht. Bei der Glorie wird das vom Nebel zurückgestreute Licht an den fein verteilten Nebeltröpfchen gebeugt, das Beugungsmuster ergibt dann einen oder mehrere regenbogenfarbige Ringe – der Arbeitskreis Meteore e.V. erklärt dieses Phänomen anhand einiger hübscher Fotos.

Regenbögen und Gegensonnen sind wiederum andere Phänomene – aber das führt hier nun doch zu weit. Denn eigentlich sollte es in diesem Beitrag ja nur um die Sitka-Fichten aus ungewöhnlicher Perspektive gehen – doch wie so oft in der Wissenschaft passiert es dann, dass man nebenber noch einen anderen Effekt bemerkt und so zu ganz anderen Fragen gelangt, als man ursprünglich vorhatte ...

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