Was ist das Skalenproblem?

Im letzten Beitrag haben wir uns mit der praktischen Seite der Vermessung von Gletschern beschäftigt. Will man nun verstehen, wie sich Gletscher entwickelt haben und wie sie sich in einem sich änderndem Klima weiter verhalten werden, muss man sich physikalischer Modelle bedienen. Allerdings brauchen diese Modelle dann wichtige Eingabedaten wie zum Beispiel Temperatur, Niederschlagsmenge, Windgeschwindigkeit und Luftfeuchtigkeit die unter anderen die Atmosphäre oberhalb des Gletschers charakterisieren. Warum helfen Messungen hier nur bedingt weiter? Wieso sind globale Klimamodelle nicht die beste Lösung? Und was ist eigentlich das Skalenproblem?

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Der Hintereisfernern in den Ötztaler Alpen
Der Hintereisfernern in den Ötztaler Alpen

Das Vermessen von Gletschern

Im Verlauf des 20. Jahrhunderts haben Gletscher einiges an Volumen verloren – das ewige Eis ist also weniger geworden und ihre Zungen haben sich zurückgezogen. In diesem Artikel wird es daher um Gletscher gehen – was sie sind und wie man feststellen kann, ob sie wachsen oder schmelzen. Dabei greifen wir einige der möglichen Prozeduren heraus und betrachten diese etwas genauer.

Einige Formulierungen wurden nach ausführlichem Feedback überarbeitet, eine genaue Übersicht findet sich am Ende des Artikels.

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Die Pyramiden von Gizeh - Von Ricardo Liberato - [1], CC BY-SA 2.0, Link

Hohlräume in Pyramiden und Relativitätstheorie

Die Pyramiden Ägyptens sind ein Stoff, um den sich vielerlei Mythen und Legenden ranken. Man kann sich ihnen aber auch auf wissenschaftliche Art und Weise nähern um ihren noch verbleibenden Geheimnissen Schritt für Schritt auf die Spur zu kommen und sie zu lösen. Zum Beispiel ist man auf der Suche nach noch nicht entdeckten und versteckten Kammern und Passagen. Gar nicht so leicht, wenn man nicht destruktiv vorgehen will. Immerhin hat man es im Prinzip mit einem unbeweglichen Haufen Kalkstein zu tun. Wie also ins Innere sehen ohne etwas zu zerstören? Und vor allem – wo kommt da die Relativitätstheorie ins Spiel?

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(NASA/ESA/Hubble Heritage Team/A. Nota, Westerlund 2 Science Team via AP)
Der Weltraum - unendliche Weiten. NASA/ESA/Hubble Heritage Team/A. Nota, Westerlund 2 Science Team via AP

Star Trek und die Reboots

Gerade frisch aus dem Kino zurück kann ich mir ein paar Gedanken zum neuen Star Trek Filmuniversum nicht verkneifen. So als kleiner Post zwischen dem letzten und dem nächsten eher wissenschaftlich angehauchten Artikeln. Hier gehts in den nächsten knapp 1000 Wörtern also um Star Trek und die aktuellen Reboots, und warum gerade jetzt ein Star Trek näher am Original wichtig wäre.

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Ein heißer Sommertag beginnt

Die heiße Jahreszeit – Tödliche Hitzefalle Auto

Die Hitzefalle Auto – Jährlich begegnet man in der heißen Zeit des Jahres leider regelmäßig ähnlich klingenden Schlagzeilen über Kinder(oder hier) und Haustiere (oder hier), aber auch Nutztiere die tagsüber in geparkten Autos oder Anhängern zurückgelassen wurden. Im besten Fall können diese durchs Einschlagen der Scheibe oder anderweitiges Öffnen des Autos gerettet werden, im schlimmsten Fall erleiden sie einen Hitzetod. In den USA alleine trifft dieses Schicksal jährlich im Schnitt 37 Kinder. Oft fehlt das Bewusstsein, wie schnell die Temperatur innerhalb eines in der Sonne geparkten Wagens ansteigen kann. Kurz gesagt: Bereits innerhalb einer halben Stunde können lebensgefährliche Bedingungen erreicht sein. In diesem Artikel sehen wir uns das etwas genauer an.

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Palace of Westminster mit dem Victoria Tower (C) Johannes Horak
Palace of Westminster mit dem Victoria Tower. Foto: Johannes Horak

Brexit und Wissenschaft (update 01.07.2016)

Gerade ist der Brexit beschlossen worden und schon ist das Chaos an den Börsen ausgebrochen. Berechtigterweise wird viel über die Auswirkungen auf die Zukunft der Union und die Wirtschaft gesprochen. Ein bisschen unter geht, dass der Austritt Großbritanniens aus der EU natürlich auch auf andere Bereiche seinen Schatten wirft. Auf einen davon möchte ich kurz näher eingehen, denn auch für die Wissenschaft bzw. den internationalen Austausch wird dies Konsequenzen haben. In diesem Artikel präsentiere ich kurz ein paar Zahlen und Fakten zur Forschungsförderung in der EU sowie Studierenden und wissenschaftlichem EU27 Personal in Großbritannien.

UPDATE: Aufgrund des Umfangs des Themas wird dieser Artikel aktualisiert wenn sich neue Fakten ergeben oder ich Zeit habe weitere, bereits existierende, einzuarbeiten. Letztes Update am 01.07.2016.

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Verschmelzung zweier schwarzer Löcher, Quelle: SXS, the Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) project (http://www.black-holes.org)

Erneut Gravitationswellen detektiert

Gerade einmal 18 Wochen ist es her, als am 11. Februar vom LIGO Observatorium vermeldet wurde, dass Gravitationswellen erstmals experimentell nachgewiesen worden waren. Diese Entdeckung bestätigte eine weitere Facette von Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie – dass beschleunigte Massen Energie in Form von Gravitationswellen abstrahlen. Nun wurden die Ergebnisse zu einem weiteren gemessenem Signal veröffentlicht – es ist wieder passiert.

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Das FL2 Gebaeude des National Center of Atmospheric Research (NCAR) in Boulder, USA
Das FL2 Gebäude des National Center of Atmospheric Research (NCAR) in Boulder, USA

Ein Forschungsaufenthalt in den USA

Ich beschäftige mich zur Zeit damit, wie Parameter die den Zustand der Atmosphäre beschreiben (Temperatur, Druck, spezifische Feuchtigkeit) in zum Beispiel Gletscherregionen feiner aufgelöst werden können als dies durch globale Klimamodelle möglich ist. Anfang des Jahres wurde von Ethan Gutmann, angestellt am NCAR in Boulder, dabei ein neuartiges Modell (ICAR) publiziert, das darauf abzielt, einige Nachteile von bisherigen Ansätzen auszumerzen. Für meine Arbeit ist das natürlich sehr interessant und so war der Plan gefasst, das Modell direkt vor Ort kennenzulernen. Es spart einfach immens viel Zeit wenn der Entwickler nur 5m entfernt sitzt und Probleme und Fragen sofort und direkt besprochen werden können. In diesem Artikel wird es um meine Erfahrungen mit dem National Center for Atmospheric Research (NCAR) und der Stadt in der es sich befindet (Boulder, Colorado) gehen die ich in den drei Wochen meines Forschungsaufenthaltes sammeln konnte.

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Am Kaiserstuhl

Temperaturen aus Weinerntedaten lesen

Beschäftigt man sich etwas mit Klimatologie und Klimamodellierung, so ist man immer auf der Suche nach Daten die einem einerseits Aufschluss über die vergangene Klimaentwicklung geben, und die man andererseits verwenden kann, um seine Modelle zu überprüfen. Am bekanntesten sind dabei vermutlich Eiskernbohrungen, aber auch Weinerntedaten können uns wichtige Informationen über den Zustand der Atmosphäre, oder genauer, über die Temperaturen zu vergangenen Zeiten verraten. Wie das geht, was dabei rauskommt und was einem die Ergebnisse verraten (oder auch nicht) das gibt’s hier zu lesen, basierend auf einem Paper von Meier et al. (2007).

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Zwei massive Objekte umkreisen einander - eine Voraussetzung für mit heutiger Technik detektierbare Gravitationswellen Dana Berry [Public domain], via Wikimedia Commons (Quelle)

Gravitationswellen und ihre Bedeutung

Aus aktuellem Anlass gehts gleich nochmal um die allgemeine Relativitätstheorie. Genauer gesagt um eine ihrer Vorhersagen die sich lange einem direkten Nachweis entzogen hat – Gravitationswellen. Dieser Nachweis wurde nun in spektakulärer Weise erbracht, eine weitere Facette der allgemeinen Relativitätstheorie wurde bestätigt. Aber was sind Gravitationswellen eigentlich? Und welche Bedeutung hat ihre Entdeckung? Darum wirds in diesem Artikel gehen. Gleich vorweg möchte ich auch die Lektüre von Florian Freistetters Artikeln zum Thema Gravitationswellen hier und hier ans Herz legen. Sehr lesenswert!

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Eine rötlich/gelbliche Galaxie im Vordergrund lenkt durch ihre Masse Licht von einer hinter ihr liegenden, bläulichen, Galaxie ab was in der beobachteten Hufnagelform resultiert. Ein durch das Hubble Teleskop beobachtetes Beispiel für den durch die allgemeine Relativitätstheorie vorhergesagten Gravitationslinseneffekt. A Horseshoe Einstein Ring from Hubble by Lensshoe_hubble.jpg: ESA/Hubble & NASAderivative work: Bulwersator (talk) - Lensshoe_hubble.jpg. Licensed under Public Domain via Commons.
Eine rötlich/gelbliche Galaxie im Vordergrund lenkt durch ihre Masse Licht von einer hinter ihr liegenden, bläulichen, Galaxie ab was in der beobachteten Hufeisenform resultiert. Ein durch das Hubble Teleskop beobachtetes Beispiel für den durch die allgemeine Relativitätstheorie vorhergesagten Gravitationslinseneffekt. A Horseshoe Einstein Ring from Hubble by Lensshoe_hubble.jpg: ESA/Hubble & NASAderivative work: Bulwersator (talk) - Lensshoe_hubble.jpg. Licensed under Public Domain via Commons.

Die Raumzeit mit Magnetismus krümmen

Die Raumzeit mit Magnetismus krümmen? Wie soll das denn gehen? Eine Frage die sich vielleicht einige stellen. Meistens ist zwar geläufig, dass Massen laut allgemeiner Relativitätstheorie die Raumzeit verzerren, aber, dass dies auch mit elektrischen oder magnetischen Feldern möglich ist, ist nicht so bekannt. Grund für diesen kurzen Artikel ist ein gerade erschienenes Paper, das sich genau mit diesem Thema beschäftigt. Ja, die künstliche Krümmung der Raumzeit finde ich durchaus spannend. Anschaulich kann man sich das ausgehend von Einsteins wohl bekanntester Gleichung vorstellen.

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Ein Talbot Teppich - ein Nahfeld Interferenzmuster das in Materiewelleninterferometern genutzt wird um die Wellennatur von Teilchen nachzuweisen.
Ein Talbot Teppich - ein Nahfeld Interferenzmuster das in Materiewelleninterferometern genutzt wird um die Wellennatur von Teilchen nachzuweisen.

Materiewellen in Wien

Wer immer schon genauer wissen wollte, was in Wien in den Quantenmechanik Labors beim Beobachten von Materiewellen so passiert hat hier nun eine gute Gelegenheit. Ein etwa 15 Minuten langer Beitrag, der anschaulich die Physik erklärt, und einen Blick auf die Labors von Prof. Dr. Markus Arndt gewährt, ging heute online.

Kurz gesagt: Die Forschungsgruppe beschäftigt sich damit die Wellennatur von immer größeren Molekülen nachzuweisen, also, dass ein Molekülen Eigenschaften haben kann die man eigentlich nur von Wellen kennt. Auf diesem Blog haben wir uns im Rahmen von Schrödingers Katze bereits etwas über die wundersame Quantenwelt Gedanken gemacht. In dem Video gibt es die Geräte dazu zu sehen und weitere Infos vom Gruppenleiter und Gruppenmitgliedern persönlich. Sehr sehenswert.

Den gesamten Beitrag gibts auf hyperraum.tv zu sehen. Ein zusätzliches, ausführlicheres, Interview mit Prof. Arndt gibts ebenfalls, dieses findet sich auf youtube.

Ebenfalls sehenswert: Die Homepage der Forschungsgruppe quantumnano.at