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Sonstiges4

Fünf Regeln, die man sich im Leben merken sollte:

Geld kann Glück  nicht kaufen, aber es ist bequemer in einem Mercedes zu weinen als auf einem Fahrrad.

Vergeben Sie Ihrem Feind, aber merken  Sie sich seinen Namen.

Helfen Sie jemandem  wenn er in Schwierigkeiten ist, und er wird sich wieder an Sie erinnern wenn er wieder in Schwierigkeiten ist.

Viele Leute laufen nur deshalb frei herum, weil es illegal wäre, sie einzusperren.

Alkohol löst keine Probleme, aber trotzdem, Milch auch nicht.

Letzte Überarbeitung Oktober 2023

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Gedichte

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Auf dieser Seite präsentiere ich alles, was nicht in die übrigen Rubriken passt. Außerdem verwende ich ausschließlich Bilder oder Graphiken, die nicht vom Urheberrecht belegt sind, z.B. fast alle NASA-Bilder. Graphiken stelle ich selbst her, meistens mit CorelDraw, so dass auch hier kein Urheberrecht verletzt wird. Lassen Sie sich überraschen und stöbern Sie nach Lust und Laune auf dieser Seite durch das Angebot. Es wird ständig erweitert, also schauen Sie hin und wieder hinein und überzeugen sich von den Neuerungen.
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Die Lichterbäume, die den Bombern die Zielsuche erleichterten, standen fast bewegungslos am Himmel. Die Nacht war kühl und regnerisch. Ein sanfter Wind wehte über das gequälte Land. Das Dröhnen der schweren Flugmotoren wurde lauter. Die Bomber kamen näher. Niemand wagte das zu denken, was in dieser Nacht geschehen sollte. Jeder hatte Angst vor dem Unvermeidbaren, dem Unfassbaren, dem menschenmordenden Bombenhagel. Und niemand konnte ihn aufhalten. Wolkenfetzen lagen vor den Verbänden. Sie gaben hin und wieder den Blick auf die stählerne Bedrohung frei. Der Tod kam tausendflügelig. Dann krachte es. Erst einmal, dann noch einmal und dann pausenlos. Der Bomberverband warf seine Ladung über der Stadt ab. Es war Krieg. Der Vergeltungsschlag der Engländer war furchtbar. Die Luft erzitterte, sie zerbarst unter den Explosionen der Bomben. Die Erde bebte, die Häuser erzitterten und schwankten unter der Wucht der Einschläge. Viele wurden getroffen. Sie brannten, Wände und Mauern in Schutt. Bizarre Gebilde, die unwirklich in den Himmel ragten. Schwerer schwarzer Rauch lag in der Nacht. Es roch nach Brand, nach verkohlten Menschen. Sie hatten nicht rechtzeitig die Schutzräume aufsuchen können. Die Trümmer lagen überall. Da wo es brannte breitete sich beißender Geruch aus. Die Hitze wurde unerträglich. Menschen in Panik rannten um ihr Leben. Andere saßen stumm, die Augen leer vor Trauer vor den Resten ihrer Habe. Nichts war mehr so wie es war.

Dies ist der Anfang meiner Geschichte, an der ich nun schon über ein Jahr lang schreibe. Warten Sie es ab, irgendwann wird das Buch fertig sein. Und es ist fertig geworden und zwar im Sommer 2013. Gut 400 Seiten im Format DIN A 4 habe ich gefüllt. Gedruckt wird es vorläufig nicht. Ich werde es in den nächsten Jahren noch ergänzen. Meine Enkel sollen erfahren, was ihr Opa so alles erlebt hat.

Beschäftigen wir uns zunächst mit dem, was uns unmittelbar umgibt, was die Menschen seit Jahrtausenden versuchen zu erforschen. Frischen Sie Ihr Wissen auf und durchstöbern Sie die neuesten Erkenntnisse unserer Wissenschaft. Fahren Sie mit dem Mauszeiger über einige Bilder und vergrößern Sie zur besseren Lesbarkeit die Ansichten. Und nicht vergessen, hin und wieder die Taste F5 zur Erneuerung der Seite drücken.

Weltraum

Beschäftigen wir uns mit dem Weltraum, der auch Weltenraum, Kosmos oder Universum genannt wird. Das Wort “Universum” stammt aus dem Lateinischen und steht für universus, was soviel bedeutet wie “gesamt”. Man fragt sich, wie das Weltall überhaupt entstanden ist, wie und warum unsere Erde überhaupt existiert. Darüber hat man Jahrhunderte lang nachgedacht. Die neuesten Forschungen gehen davon aus, dass es einen Urknall gegeben hat, den sog. Big Bang. Seitdem dehnt sich unser Weltall ständig aus. Leider kann man mit dieser Theorie aber nicht erklären, was vor diesem Urknall existierte. All unser Denkvermögen geht von einem Zeitpunkt Null aus, nämlich dem Urknall. Mit Hilfe von Sonden, die Gravitationsmessungen vornehmen können, hat man das Alter des Weltraums sehr genau bestimmen können. Das Hubble-Weltraumteleskop stellte mit Hilfe seiner Gravitationslinsen ein Alter von 13,75 Milliarden Jahren fest.Entsprechend der Urknalltheorie könnte man meinen, dass die Form des Universums einer Kugel entspräche. Das ist aber längst nicht gesichert. Viele Theorien über die Form des Universums wurden aufgestellt und die unterschiedlichsten Formen dabei entwickelt. Nach neuesten Sondenbeobachtungen kann man annehmen, dass es sich eher um einen Elipsoid handelt.
Das Universum dehnt sich also aus. Auf jeden Fall solange, bis die Gravitation dazu führt, dass diese Ausdehnung zum Stillstand kommt und das Weltall sich dann wieder zusammen zieht. Leider hat man aber festgestellt, dass sich die Ausdehnungsgeschwindigkeit aber nicht verringert, sondern teilweise sogar vergrößert. Dafür gibt es fast keine Erklärung, es sei denn, man nimmt die sog. dunkle Energie als Verursacher. Diese dunkle Energie ist eine reine Hypothese, die experimentell nicht nachgewiesen wurde. Sie ist mehr eine Konstante, mit der man das Rätsel der beschleunigten Ausdehnung erklären kann. Erfunden wurde sie schon 1998 von S. Turner. Natürlich fragt man sich, wie sicher denn die Messungen sind, die man da angestellt hat. Zunächst waren die recht ungenau, aber sie ergaben eine Rotlichtverschiebung, mit der man die Expansion erklären konnte. Erst viel später ergaben exakte Entfernungsmessungen weit entfernter Supernovae, dass sich die Ausdehnung des Weltalls tatsächlich beschleunigt. Es muss also eine Kraft vorhanden sein, die dieses bewirkt: die dunkle Energie.

Warum gibt es im Weltraum eigentlich ein Vakuum? Dazu muss man erst einmal den Begriff “Vakuum” definieren. Er bedeutet letztlich, dass man im Vergleich zum Gasdruck in der Umgebung, einen Unterdruck erzeugt. Das geht z.B. beim Trinken mit dem Strohhalm. Man saugt und erzeugt dadurch einen Unterdruck, der das Aufsteigen des Getränkes erst ermöglicht. Dabei ist dieses kleine Vakuum im Vergleich zu dem im Weltraum äußerst gering. Es sind im Beispiel unseres Strohhalmes immer noch sehr viele Gasmoleküle pro Liter, nämlich eine Anzahl , die man mit einer 1 angeben kann, an der 15 Nullen angehängt sind. Im Weltraum hingegen sind es weniger als 1.000 Gasmoleküle. Woran liegt das? Ganz einfach, an der Gravitation, also an der Anziehungskraft, die Körper gegenseitig ausüben. Im Weltraum werden die Gasmoleküle von den großen Galaxien, den Planeten und Sternen regelrecht angesaugt. Deshalb herrscht im Weltraum auch ein fast absolutes Vakuum. Für uns Menschen ist diese Gravitation von immenser Bedeutung, denn sonst würde sich unsere Atmosphäre nicht halten, die uns die Luft zum Atmen gibt.

Unsere Erde

Sie entstand vor rund 4,6 Milliarden Jahren aus der Verdichtung des Sonnennebels. Man geht davon aus, dass sie in ihrer Frühzeit von einer Reihe Astereoiden getroffen wurde. Durch dieses Bombardement und den radioaktiven Zerfall von Produkten erhitzte sich die Erde gewaltig. Die schweren Stoffe wie z.B. Eisen sanken nach unten, die leichteren schwammen oben. Es bildete sich langsam der Erdkern und der feste Erdmantel, auf dem wir wohnen. Woher unser Wasser kommt, das ist immer noch nicht restlos geklärt. Man nimmt an, dass es aus einem Entgasungsprozess stammt, also aus dem Erdinnern herrührt, aber warum gerade auf der Erde soviel Wasser existiert im Vergleich zu anderen Planeten, das ist ganz und gar ungeklärt.
Unsere Erde ist der fünftgrößte Planet in unserem Sonnensystem. Er umkreist die Sonne in einer elliptischen Bahn als drittnächster Planet. Seine Geschwindigkeit beträgt dabei im Mittel rund 30 km/sec, innerhalb von nur 7 Minuten legt er damit eine Strecke zurück, die seinem Durchmesser von rund 12.700 km entspricht.
Die Erde rotiert rechstläufig nach Osten in knapp 24 Stunden einmal. Durch die dabei entstehende Fliehkraft sind die Pole etwas abgeplattet und am Äquator dafür etwas ausgebuchtet. Der Unterschied beträgt immerhin 7 km am Äquator und 14 km an den Polen, verglichen mit einer idealen Kugel. Die Rotationsachse der Erde ist gegenüber der Ekliptik um ca. 26° geneigt. Die Ekliptik ist die Bahnebene um die Sonne. Diese Neigung hat zur Folge, dass die unterschiedlichen Erdteile auch  unterschiedlich von der Sonne beschienen werden. Daraus ergeben sich die Jahreszeiten. Stünde die Erdachse rechtwinklig zur Ekliptik, dann hätte ein Teil der Erde ständig Sonneneinfall, der andere hätte ewige Nacht mit den verheerenden Auswirkungen für die Pflanzenwelt und das Klima.
Die Rotation wird von Sonne und Mond gebremst. Beide üben ihre Gravitationskräfte auf die Erde aus, der Mond hat dabei den doppelten Anteil wie die Sonne, weil er sehr viel näher ist. Daraus ergeben sich Ebbe und Flut, also die Gezeiten. die Erde dreht sich dabei unter einem Wasserberg, der dem Mond zugewandt ist und einem Wassertal. Die Reibung bremst die Erdrotation, so dass z.Zt. die Tage um etwa 20 Mikrosekunden pro Jahr länger werden. Das hört sich als nicht sehr viel an, aber im Laufe der Jahrmillionen ergeben sich dadurch erhebliche Abweichungen der Tageslänge. Zusätzlich wirkt sich diese Gravitation auch auf die Landmassen aus, die um ca. einen halben Meter ständig angehoben werden. Der sich ergebende Drehimpuls wirkt wieder auf den Mond, der sich dadurch jährlich um ca. 4 cm von der Erde entfernt. Interessant, oder? In einer fernen Zukunft wird der Mond soweit entfernt sein und die Rotation der Erde soweit abgenommen haben, dass der Mond der Erde immer dieselbe Seite zukehren wird. Die Tage werden dann auf der Erde rund 50 mal solang dauern. Die These der zunehmenden Entfernung des Mondes von der Erde hat man übrigens 1995 anhand von sehr genauen Lasermessungen bewiesen.
Wenn man schon Hypothesen über das Verhältnis Erde-Mond aufstellt, dann muss man sich auch fragen, was denn nun einmal aus unserer Erde wird. Das Zukunftsbild ist leider sehr düster und stimmt uns melancholisch. Unser Schicksal ist eng mit der Sonne verbunden. Die reichert immer mehr Heliumasche an, so dass die Leuchtkraft ständig steigt. Man hat ausgerechnet, dass diese Erhöhung in den nächsten 1,1 Mia Jahren rund 10% betragen wird und nach 3,5 Mia Jahren 40%. Dieses hat für die Erde verheerende Folgen, die Ozeane werden verschwinden, auf der Erdoberfläche werden 70°C herrschen, alles Leben wird buchstäblich ausgelöscht. Die steigenden Temperaturen werden den Kohlenstoffzyklus beschleunigen, der CO2-Gehalt wird so drastisch abnehmen, dass die Pflanzen keine Photosynthese mehr durchführen können. Alles stirbt ab. Die Sonne wird in 5 Mia Jahren ein roter Riese sein, der alles in seiner Umgebung verschlucken wird. Keine guten Aussichten, oder? Ich bin überzeugt, dass in ferner Zukunft die Menschen zu anderen Planeten reisen werden, allein, um weiter leben zu können. Leider werden wir das nicht mehr erleben.

Unser Mond

Centaurus

Die Galaxie Centaurus ist 11 Millionen Lichtjahre entfernt

Barred Spiral Galaxy

Barred Spiral Galaxy, 70 Mio. Lichtjahre entfernt (Hubble-Foto)

Andromeda

Andromeda Galaxie, die unserer Erde am nächsten ist

Erde_von_Apollo_17

Die Erde von Apollo 17 aufgenommen

Erde
Erde_Sonnensystem

Größenvergleich: Sonne, Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun
(von links nach rechts)

Mond_Entstehung
Mondtheorie

Wie ist eigentlich unser Mond entstanden? Dazu gibt es mehrere Theorien. Die Einfangthese geht davon aus, dass der Mond in einer fernen Galaxie entstanden ist und irgendwann von der Erde eingefangen wurde. Darvin, der berühmte Evolutionsforscher entwickelte die Theorie, dass ein Teil von der jungen, noch flüssigen und sich sehr schnell drehenden Erde, abgelöst worden sei. Die Schwesterplanet-Theorie geht davon aus, dass Mond und Erde gleichzeitig entstanden und sich schon immer umkreisten.
Aktuell gilt am Wahrscheinlichsten die Aufprall-Theorie, nach der in der Frühphase der Planetenentstehung ein etwa marsgroßer Protoplanet mit der Erde vor etwa 4,5 Milliarden Jahren kollidierte, mit einer Geschwindigkeit von etwa 30.000 km/h. Der Aufprallwinkel war dabei derart "günstig", dass nur die äußeren Schichten der Erde quasi abgehobelt wurden. Durch den streifenden Einschlag bildete sich auf der Erdoberfläche eine gigantische Stoßwelle, die Material in den Weltraum katapultierte. Die Oberfläche der Erde wurde dabei so stark aufgeheizt, dass das Gestein zu kochen begann und verdampfte. Man nimmt an, dass der Aufprall zu einer Zeit erfolgte, als die Proto-Erde höchstens 90 Prozent ihrer derzeitigen Masse und somit eine geringere Schwerkraft hatte.. Ein Ring aus Wolken verdampften Gesteins vermischt mit festen Brocken umgab nun die Proto-Erde. Nach und nach kondensierten aus diesen Überresten mehrere größere, glühende Klumpen aus geschmolzenem Material, die sich schließlich zu einem einzigen großen Mond vereinigten.
 Die Theorie wurde erstmals in den 60iger Jahren von Hartmann und Davis vorgestellt. Aber erst seit einer bedeutenden Konferenz der Mondforscher im Jahre 1984 setzte sie sich allmählich durch.
Mit diesem Modell können auch die Bewegung und der Drehimpuls des Erde-Mond-Systems erklärt werden. Unser Erd-Mond-System ist ziemlich selten im Weltall, denn normalerweise umkreisen immer mehrere Trabanten einen Himmelskörper. Verglichen mit den anderen Planeten hat die Erde einen recht großen massereichen Mond mit etwa einem achtzigstel der Erdmasse. Manche Wissenschaftler sprechen deshalb auch von dem "Doppelplanet Erde-Mond". Auch das spricht für die Aufprall-Theorie. Dagegen sprechen allerdings neueste Erkenntnisse, die ein schweizer Team herausfand, das Mondgestein untersuchte. Das Ergebnis war verblüffend. Es besagt nämlich, dass der Mond sich aus den gleichen Stoffen zusammen setzt wie die Erde. Bei einem Aufprall müsste das aber anders sein.

Das Innere unserer Erde

Erdinneres
Pangea_animation

Kontinentaldrift der letzten 150 Millionen Jahre

Die Erde entstand, wie schon erwähnt, vor rund 4,6 Milliarden Jahren aus dem sog. Sonnennebel, einer rotierenden Staub- und Gaswolke. Durch Kollisionen wuchsen Protoplaneten heran, die sich immer mehr verdichteten. Der weitere Einschlag von Himmelskörpern und der radioaktive Zerfall von Stoffen erhitzte die Erde auf eine Temperatur von ungefähr 2.000°C. Bei dieser hohen Temperatur schmilzt Eisen und auch die meisten Silikate. Es entstanden Schmelzen.  Das schwerere Eisen sank nach unten, die leichteren Silikatschmelzen blieben in den äußeren Zonen. So entstand im Laufe der Zeit der schwere Eisenkern, der außerdem Nickel enthält. Darüber bildete sich ein äußerer Kern mittlerer Dichte, der vor allem aus Magnesium-Eisen-Silikaten besteht. In der leichteren Außenhülle befinden sich neben Sauerstoff auch Aluminium, Calzium und Silizium. Es entstand ein typischer Schalenaufbau. Der Druck im Erdkern beträgt bis zu 4 Millionen bar bei einer Temperatur von bis zu 5.000°C, was der Temperatur der dunklen Sonnenflecken entspricht. Der Erdmantel macht immerhin rund zwei Drittel der Erdmasse aus und hat eine mittlere Dichte. Bei der Erdkruste unterscheidet man die Ozeanische, die mit einer Stärke von 5-10 km verhältnismäßig dünn ist und die Kontinentale Erdkruste, die aus einzelnen Platten besteht, den Kontinenten. Die Erdkruste schwimmt auf der sog. Asthenospäre, einer Fließschicht des oberen Erdmantels. Man geht davon aus, dass sämtliche Landmassen einmal zusammen hingen und einen Superkontinent bildeten. Bereits im 17. Jahrhundert erkannte man an der Ähnlichkeit der Kontinentgrenzen von der Westküste Afrikas und der Ostküste Südamerikas die Kontinentalbewegung. Diese Drift erzeugte unsere heutigen Kontinente im Laufe der Erdgeschichte zyklusartig. Man geht davon aus, dass in etwa 60 Millionen Jahren Asien an Australien sich anlegt, unter der Voraussetzung, dass die Kontinentaldrift unverändert anhält. In 300 Millionen Jahren könnte sich dann wieder ein Superkontinent gebildet haben.
Man geht davon aus, dass vor 320 Millionen Jahren nur zwei riesige Kontinente bestanden, nämlich Gondwana und Laurasia. 70 Millionen Jahre später wuchsen beide zu einem Riesenkontinent namens Pangaea zusammen, der gut 100 Millionen Jahre wieder auseinander brach. Die Eurasische und die Nordamerikanische Platte entstanden. Man kann die weiteren Bewegungen der Kontinente schlecht vorher sagen, aber eines scheint gesichert zu sein: Ostafrika wird sich vom übrigen Afrika abspalten und einen neuen Ozean bilden, Spanien, also die iberische Halbinsel wird sich von Europa wegdrehen und das Schwarze Meer wird völlig vom Mittelmeer abgeschnitten. Warten wir es ab!

Unsere Atmosphäre

Vergleicht man die Erde und ihre Atmosphäre mit einem Apfel, dann wäre die Lufthülle etwa so dick wie die Apfelschale. Nicht mehr. Unsere Atmosphäre hat eine lange Entwick-lungsgeschichte. Schon früh verfügte unsere Erde, die ca. 4.56 Mia Jahre alt ist, über eine Wasserstoff- Helium-Hülle. Durch die langsame Auskühlung und dem Vulkanismus kam es zu einer Ausgasung. Zu rund 80% bestand unsere Atmosphäre damals aus Wasserdampf. Dennoch gab es noch kein Wassser, da die Atmosphäre noch viel zu heiß war. Nachdem die Temperatur unter den Siedepunkt gefallen war, gab es einen lang andauernden Dauerregen, an dessen Ende die Ozeane entstanden. Die hohe UV-Strahlung bedingte eine photochemische Zerlegung der Gase. Die Sauerstoffkonzentration wurde vor allem durch Bakterien angereichert und erreichte vor etwa 1  Milliarde Jahren 3%. Das reichte, um in den nächsten 400 Mio Jahren eine Ozonschicht zu bilden. Bedingt durch das massenhafte Auftreten von Pflanzen erhöhte sich der Sauerstoffgehalt auf den heutigen Wert von ca. 21%.

Unsere Atmosphäre

Unsere Atmosphäre

Luftzusammensetzung

Luftgehalt

Kohlendioxid: CO2

Der Tabelle oben können wir entnehmen, dass Kohlendioxid gerade einmal einen Anteil von derzeit 0,037 Volumenprozent an unserer Luft hat, und trotzdem macht es uns große Probleme. Immerhin hat die Konzentration seit Beginn des industriellen Zeitalters etwa um ein Drittel zugenommen. CO2, also Kohlendioxid ist in normaler Konzentration für uns unschädlich, erst ab ca. 6% tritt Bewusstlosigkeit ein und ab 8% stirbt man innerhalb einer Stunde. CO2 entsteht nicht nur bei der Verbrennung fossiler Stoffe, sondern z.B. auch bei Gärprozessen. In den Gärkammern kommt es daher immer wieder zu tödlichen Unfällen. Löst man das Gas in Wasser, dann erhält man Kohlensäure. CO2 gibt es also sowohl in gasförmigem, flüssigem und sogar festem Zustand, denken Sie an Trockeneis, das nichts anderes als CO2 ist. Es entsteht folgendermaßen: bei 20°C kann man CO2 bei rund 55 bar verflüssigen. Vermindert man dann sehr schnell den Druck, dann entsteht soviel Verdunstungskälte, dass die Temperatur auf weniger als -80°C abfällt, es entsteht Trockeneis, das bei Temperaturerhöhung wieder zu gasförmigem CO2 verdampft. Trockeneis wird auch als Kohlensäureschnee bezeichnet und wird als solcher z.B. in Feuerlöschern verwendet.
Der rasche Anstieg des CO2 in der Atmosphäre hat leider negative Einflüsse auf unser Klima. Man hat festgestellt, dass CO2 einen erheblichen Anteil von rund 60% an den Treibhausgasen besitzt. Dazu muss man wissen, dass die Konzentration von CO2 erhebliche Schwankungen in der Erdgeschichte aufweist. Vor etwa 500 Mio Jahren war die Konzentration rund 20 mal höher als heute, danach sank sie kontinuierlich auf etwa 0,0026 und blieb über Jahrtausende ziemlich konstant. Die Kohlenstoffbilanz war also ausgeglichen. Dabei muss man außerdem wissen, dass die von Menschen erzeugte CO2-Menge gerade mal rund 36 Gigatonnen beträgt, im Vergleich zu den rund 550 Gigatonnen, die von natürlichen Produzenten herrühren, also gerade einmal rund 7%. Warum also die ganze Aufregung? Ganz einfach. Wir Menschen stören mit unserer Industrie, den Hausbeheizungen und den Autos das natürliche Gleichgewicht. Kohlendioxid wird nämlich von den Pflanzen durch Photosynthese abgebaut und auch von entsprechenden Bakterien, die allesamt daraus Sauerstoff herstellen. Diese Kapazitäten sind natürlich begrenzt, so dass immer mehr Kohlendioxid übrig bleibt, dass irgendwo bleiben muss. Es lagert sich in der Tropospäre ab und verbleibt dort. Die chemische Industrie unternimmt derzeit sehr viel, um CO2 in brauchbare Stoffe umzuwandeln, denn schließlich ist der Kohlenstoff das wesentliche Ausgangsmaterial z.B. für alle Kunststoffe, also ein sehr wesentlicher Rohstoff. Den Kreislauf des Kohlenstoffes zeigt das nebenstehende Bild.

Stickstoff: N

Befassen wir uns mit dem durch den Diesel ins Gerede gekommenen Stickstoff, bzw. seine Verbindung zu Stickstoffdioxyd NO2.
Stickstoff ist ein farbloses, geschmack- und geruchloses, nicht brennbares Gas, welches ein lebensnotwendiger Bestandteil der Atmosphäre ist. Unsere Atemluft besteht zu rund 78,1% aus Stickstoff. Technisch wird Stickstoff durch die Fraktionierung von flüssiger Luft gewonnen. Eine erhöhte Stickstoffkonzentration in der Atemluft wird durch keine Reiz- oder Warnwirkung angezeigt. Symptome sind Übelkeit , Kopfschmerzen, Erbrechen, Müdigkeit und Atemnot. Reiner Stickstoff gilt als nicht wassergefährdender Stoff und verursacht in elementarer Form i.d.R. keine Umweltschäden. Außerdem ist Stickstoff ein unentbehrlicher Nährstoff für alle Lebewesen.
Im Laufe der Evolution hat sich ein Stickstoffkreislauf der Ökosysteme ausgebildet, der nachhaltig vom Menschen gestört wird. Der Mensch verursacht einen Stickstoff-Überschuss. Diese Störung des empfindlichen Systems führt zu einer Beeinträchtigung sowohl der Umwelt als auch unserer Gesundheit. Mehr als 50 Prozent der reaktiven Stickstoffverbindungen gelangen in Deutschland Über die Landwirtschaft in die Umwelt. Weitere Einträge erfolgen zu etwa gleichen Teilen durch Industrie, Verkehr und private Haushalte. Stickstoff wird in der Landwirtschaft als Dünger eingesetzt, um hohe Erträge bei guter Qualität zu erzielen . Die immer noch deutlich zu hohen Stickstoffüberschüsse landwirtschaftlich genutzter Böden entstehen, wenn mehr gedüngt als von den Pflanzen entzogen wird.
Der Dieselmotor kommt bei der CO2 Bilanz besser weg als der Benziner, leider aber nicht beim Stickstoff.  Diesel stoßen im Schnitt größere Mengen Stickoxide (NOx) aus, die bei hoher Konzentration als Atemgifte wirken können. Man denkt bereits über Fahrverbote für Dieselfahrzeuge nach, will aber die neuesten Diesel nach Euro 6 - Norm davon ausnehmen.

Der Kampf um die Diesel-Emissionen ist 2017 so richtig entbrannt. Man geht von einem Grenzwert von 40 ηg/m3 Luft aus, der von der EU gegen die Meinung von Wissenschaftlern festgelegt wurde. Es verwundert, dass laut Bundesgesundheitsblatt 950 Mikrogramm pro Kubikmeter Innenraumluft als Maximale Arbeitsplatz-Konzentration (MAK) erlaubt sind. Das entspricht der gut 20 fachen Menge, obwohl im Büro normalerweise 8 Stunden gearbeitet wird und auf der Straße sich kaum jemand so lange an den in der Nähe liegenden neuralgischen Verkehrspunkten aufhalten wird. Der führende Toxikologe der Uni München, Prof. Greim, bezweifelt sogar die wissenschaftliche Basis des Grenzwertes für Diesel. Eine Gesundheitsgefährdung schließt er bei diesen geringen Belastungswerten von 40 ηg aus. Langzeitstudien des Health Effect Institute, Boston (2015) ergaben bei Ratten keinerlei gesundheitliche Auswirkungen beim Diesel Euro 5. Erst bei einer Konzentration von rund 8.000 ηg/m3 Luft traten leichte Reizungen der Atemwege auf. Deutschland scheint auch hier mal wieder zu übertreiben, denn im EU-Ausland nimmt man die Messungen längst nicht so zahlreich vor, und wenn, dann im weiten Abstand von den Verkehrsknotenpunkten. Übrigens lachen viele über uns Deutsche nach dem Motto: “In Brüssel wird´s erdacht, in Deutschland wird´s gemacht, in Italien wird gelacht!”

Wasserstoff: H

Luftgehalt

99% unserer Luft bestehen aus nur 2 Elementen: Stickstoff u. Sauerstoff
Zur Aufstellung links kommen noch Spurengase und freie Radikale hinzu.

Kohlenstoffdioxid

Die Keeling-Kurve zeigt den Anstieg des Kohlendioxid-Gehaltes in unserer Atmosphäre seit 1959

Kohlenstoffkreislauf

Zum Vergrößern bitte mit dem Mauszeiger über das Bild fahren !

Diagramm des Kohlenstoffzyklus
 Die schwarzen Zahlen geben an, wie viele Milliarden Tonnen Kohlenstoff (Gt C) in den verschiedenen Reservoiren vorhanden sind. Die blauen Zahlen zeigen an, wie viel Kohlenstoff zwischen den einzelnen Speichern pro Jahr ausgetauscht wird.

Stickstoff_Ueberschuss a
Stickueber_a

Quelle: Bundesministerium für Ernährung

Stickstoff NO2

Das chemische Zeichen für Wasserstoff ist H, obwohl es eigentlich H2  heißen müsste, da normalerweise nicht der atomare Wasserstoff, sondern der molekulare Wasserstoff als neutrales, geruchloses Gas vorkommt. Die Bezeichnung H kommt übrigens aus dem Griechischen, wo „hydor“ Wasser bedeutet. Entdeckt wurde es bereits 1766 durch den englischen Physiker Henry Cavendish.

In unserem Sonnensystem kommt es sehr häufig vor, so z.B. in den Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun, den Gasplaneten. Wasserstoff stellt in diesen Planeten mit rund 75% Anteil die größte Masse dar, und auch im übrigen Universum herrscht besonders Wasserstoffplasma vor. Auf unserer Erde sieht das etwas anders aus, denn bezogen auf die Erdmasse kommt Wasserstoff nur sehr gering vor, nämlich nur mit 0,12%. Dafür aber ist es im Wasser gebunden und in dieser Form bedeckt es immerhin rund zweidrittel der Erdoberfläche. Wasserstoff ist also reichlich vorhanden. Da es praktisch endlos vorkommt, liegt der Gedanke nahe, es als Energieträger zu benutzen.

Erst einmal muss Wasserstoff gewonnen werden. Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten, z.B. die Dampfreformierung, wobei unter hohem Druck und Temperatur Kohlenwasserstoffe mit Wasser umgesetzt werden. Es entsteht dabei ein Gemisch aus Kohlenmonoxyd und Wasserstoff. Eine gängige Möglichkeit Wasserstoff zu erzeugen besteht in der Elektrolyse von Wasser. Dabei wird Wasser mit Hilfe von elektrischem Strom in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Wasserstoff ist ein unsichtbares, geruchloses, ungiftiges Gas und leichter als Luft.

Wasserstoff gilt als Energieträger der Zukunft. Allerdings ist er kein Primär-Energieträger, denn er muss erst mit Strom erzeugt werden. Benutzt man dabei erneuerbare Energien wie Wind, Sonne oder Biomasse, dann ist Wasserstoff frei von schädlichen Emissionen. Wasserstoff enthält dabei pro Kilogramm mehr Energie als jeder andere chemische Brennstoff. Ein Kilogramm Wasserstoff enthält dabei genauso viel Energie wie 4,4 ltr bzw. 3,3 kg Benzin. Die Speicherung von Wasserstoff erfolgt als Druck- und Flüssigkeitswasserstoff sowie als Speicherung in Metallhydriden. Die Speicherung in flüssiger Form erfolgt bei Temperaturen von -253°C in Vakuumbehältern. Die Kühlung muss aufrecht erhalten werden, da der Wasserstoff sonst nach einer gewissen Zeit verdampft. Lagert man ihn in gasförmiger Form in Druckbehältern bei 200 – 700 bar, dann benötigt man keine weitere Kühlung. Für die Autoindustrie sind inzwischen Kohlefaser verstärkte Tanks entwickelt worden, die einem Druck von 800 bar standhalten.

Beim Wasserstoff-Auto wird der Energieträger Wasserstoff in Strom verwandelt. Dazu benötigt man die sog. Brennstoffzelle, in der Wasserstoff mit Sauerstoff reagiert und als Abfallprodukt wieder Wasser entsteht. Die dabei entstehende Energie speist direkt den Elektromotor, der das Fahrzeug antreibt, wobei überschüssige Energie in einer Batterie zwischengespeichert wird, die ebenfalls in den Motor fließt.

Japan hat z.B. beschlossen, Wasserstoff als Energieträger der Zukunft einzusetzen, um erstens umweltfreundlich zu fahren und zweitens unabhängig zu werden von Öl- und Gasimporten. Um die Autos mit Wasserstoff zu versorgen wird ein entsprechendes Tanknetz investiert. Der Vorteil des Tankens von Wasserstoff ist der, dass dies nahezu gleich schnell wie beim Tanken von Benzin oder Diesel vonstatten geht, allerdings bei hohem Druck und dafür geeignetem Equipment. Letztendlich fährt ein Wasserstoff-Auto mit Strom wie ein Elektroauto, nur, dass der Strom direkt im Auto mittels Wasserstoff erzeugt wird. Die Zukunft wird zeigen, welches System sich durchsetzt..

Mobilität der Zukunft: Wasserstoff oder Akku ?

Für 69.000 Euro kann man sich in Deutschland 2020 einen Wagen mit einer Wasserstoff-Brennstoffzelle vor die Haustür stellen. 666 km Reichweite verspricht Hyundai für sein Model Nexo, dazu ist der Tank in 5 Minuten wieder voll. Die Leistung beträgt 163 PS, die Höchstgeschwindigkeit 179 km/h. Keine Emissionen, nahezu unbegrenzt verfügbar.

Ein kleiner Traum für die Automobilbranche. Dagegen der Akku: Schwer, das Problem mit den seltenen Erden, die ein Akku benötigt, kleine Reichweite. Da spricht doch alles für den Wasserstoffantrieb. Das klingt alles so toll, warum stürzen sich die Hersteller nicht auf die neue Technologie?

Tatsächlich forscht man seit mehr als 20 Jahren in Sachen Brennstoffzelle herum. Mercedes hatte schon in den 90ern erste Versuchsträger, vor ein paar Jahren fuhr man mit zwei B-Klassen namens „F-Cell“ in einer schönen Marketingaktion sogar einmal um die Welt. Auch BMW hat seit Jahren Versuchsfahrzeuge im Fuhrpark, ebenso VW und Audi. Doch die Brennstoffzelle hat so ihre Tücken.

Nexo

Das Problem mit dem Wasserstoff ist, dass es nur wenig Infrastruktur gibt. Gerade mal rund 83 Tankstellen gibt es 2020 in Deutschland, an denen man Wasserstoff tanken kann. Das ist viel zu wenig, verglichen mit den 14209 Tankstellen für fossile Brennstoffe, die es laut ADAC hierzulande auf Kunden warten.  Geplant ist allerdings alle zwei Wochen eine Wasserstofftankstelle neu zu eröffnen. Und vom Ausland reden wir lieber mal gar nicht. Die Kosten, um flächendeckend Wasserstoff anbieten zu können, liegen bei circa 3 Milliarden Euro. Und das nur in Deutschland. Dazu kommen die besonderen LKW, die erst angeschafft werden müssen, weil Wasserstoff nur unter hohem Druck flüssig transportiert werden kann. Wer diese Investitionen übernehmen soll, ist völlig ungeklärt.

E-Tankstelle

Was beim Akku das Problem mit den seltenen Erden ist, findet man bei Brennstoffzellen in Form von Platin. Das eher seltene Metall kostet im Moment rund 1000 Euro pro Feinunze (31,10 Gramm). Und das ist schon der niedrigste Preis seit sechs Jahren. Für eine Brennstoffzelle benötigt man aber rund 40 Gramm. Wenn nun vielen Hersteller anfangen, Brennstoffzellen in Massen herzustellen, dürfte der Preis schnell astronomische Höhen erreichen. Selbst wenn man, wie von Toyota angepeilt, die Menge auf 10 Gramm reduziert, dürften die Kosten immer noch zu hoch sein. Zwar gibt es erfolgreiche Versuche das Platin durch Edelstahl zu ersetzen, doch auch hier ist eine Marktreife noch nicht in Sicht.


Transportfähigen Wasserstoff herzustellen ist sehr energieintensiv. Leider kann man ja nicht einfach Wasser in den Tank schütten. Die Kilimabilanz für Wasserstoff ist eher schlecht, da man zur Herstellung jede Menge Strom verbraucht. Der wiederum weiterhin aus fossilen Brennstoffen kommt. Es gibt allerdings auch erste Pilotanlagen, die Wasserstoff aus regenerativen Energien herstellen. Was eine Lösung wäre, aber bis genug Fabriken gebaut sind, die die gewünschte Menge Wasserstoff aus regenerativen Energien herstellen können, dauert es auch noch etwas. Dazu kommt ein niedriger Wirkungsgrad der Brennstoffzelle, der bei ca. 40% liegt.

Druckwasserstoff Speicherung

Die Probleme der Speicherung in Druckbehältern gelten heute als gelöst. Durch den Einsatz von neuen Materialien ist der effektive Schwund durch Diffusion stark verringert. Waren für den Kfz-Bereich um das Jahr 2000 noch Drucktanks mit 200 bis 350 bar üblich, so sind es 2011 schon 700- und 800-bar-Tanks mit höherer Kapazität. Das komplette Wasserstoff-Tanksystem für einen Pkw wiegt nur noch 125 kg. Der Energieaufwand für die Komprimierung auf 700 bar beträgt ca. 12 % des Energieinhaltes des Wasserstoffs. Die heute im kommerziellen Einsatz befindlichen Drucktanks entsprechen allen Sicherheitsanforderungen der Fahrzeughersteller und sind vom TÜV abgenommen. Drucktanks bis  zu 1200 bar sind technisch möglich. Aus Sicherheitsgründen ist die Größe der Drucktanks allerdings begrenzt, so dass für einen Pkw z.B. die max. Reichweite derzeit 800 km beträgt.

Es gibt nur wenig Erfahrung mit kleinen Brennstoffzellen in Autos und wie lange diese halten. Theoretisch ein ganzes Autoleben lang. Praktisch sieht die Sache anders aus. Brennstoffzellen sind kleine Zicken, wenn es um die Temperatur geht. Bei mehr als 80 Grad gehen die Brennstoffzellen ein, wie ungegossene Geranien im Hochsommer. Die großen Kiemen an der Front von Wasserstoffautos sind also keine eigenwillige Designlösung. Ein Kühlsystem für die Brennstoffzelle ist möglich, aber auch wieder aufwendig und es fehlt die Erfahrung damit. Auch nutzen sich die hauchdünnen Membranen der Zellen schnell ab und verunreinigten Wasserstoff mögen sie schon mal gar nicht. Eine Reparatur macht keinen Sinn, eher muss man im Falle eines Defektes die gesamte Einheit austauschen, was wieder viel Geld kostet.

Es gibt Überlegungen, die Brennstoffzelle für einen Hybrid-Antrieb zu nutzen. Doch dies hätte das Problem, dass der Kunde sich an der Tankstelle gleich zweimal anstellen muss. Einmal für den Wasserstoff, einmal für den Sprit. Ein Szenario, dass sich auch keiner so recht vorstellen kann.

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Gleichzeitig macht die Akku-Technologie große Sprünge. Die Reichweiten steigen langsam, aber sicher. Im März 2020 startet Audi den E-tron Sportback, der es immerhin auf 460 km Reichweite bringen soll. Tesla verspricht in den nächsten Jahren Reichweite jenseits der 500 Kilometer. Allerdings bleibt beim Akku der Nachteil, dass die Aufladung zu lange dauert. Selbst wenn man 150 KW in den Audi ballert, muss man noch knapp 90 Minuten warten, bis der Akku wieder ganz voll ist, vorausgesetzt man findet eine freie geeignete Zapfstelle, was in der Hochsaison, wenn alle gleichzeitig in den Urlaub fahren, fragwürdig ist.

Dennoch bietet der Akku im Moment die besseren Chancen. Wenn er als Plugin-Hybrid oder mit einem Motor, der als Range Extender dient, eingesetzt wird, ist man von Stromquellen unabhängiger. Das bedeutet auch, das man Zeit hat, die Infrastruktur anzupassen. Die Herstellung eines Akkus ist günstiger, auch wenn man die Gesamtenergiebilanz hier berücksichtigen muss.

Die Brennstoffzelle scheint auf den ersten Blick die klügere Alternative zu sein, wie sie viele Probleme auf einmal löst. Doch die Technologie ist noch nicht so weit, auch wenn Toyota die ersten Schritte macht. Vermutlich wird es noch mindestens 10 Jahre dauern, bis man über eine Brennstoffzelle in der automobilen Massenproduktion nachdenken kann. Wie sich aber im selben Zeitraum die Akku-Technologie entwickelt, weiß auch keiner. Es kann passieren, dass der Wasserstoffantrieb nie die Serienreife für Autos erreichen wird.

Brennstoffzelle

Funktionsweise einer Brennstoffzelle

Eine Brennstoffzelle ist kein Energiespeicher, sondern ein Energiewandler. Wasserstoff und Sauerstoff reagieren über eine Membran und erzeugen elektrische Energie. Die Brennstoffzelle besteht aus Elektroden (Kathode/Anode), die durch einen Elektrolyten, dem Ionenleiter, getrennt sind. Der Elektrolyt besteht aus einer semipermeablen Membran, die nur für eine Ionensorte wie z.B. Protonen durchlässig ist. Die Elektrodenplatten bestehen aus Metall oder Kohlenstoff, die mit einem Katalysator beschichtet sind. Der Katalysator wiederum besteht aus Platin oder Palladium, beides seltene und teure Metalle. Geforscht wird intensiv an preiswerten und reichlich vorhandenen Stoffen für den Katalysator. Erste Erfolge sind mit Edelmetallen erzielt worden.

CO2-BILANZ

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat die Treibhausgas-Emissionen in CO2-Äquivalenten von Elektro- und Brennstoffzellen-Auto berechnet, und zwar bei Herstellung und Betrieb, sprich über den Lebenszyklus. Das Ergebnis ist recht eindeutig.

Die Forscher verglichen einen Brennstoffzellen-SUV (Hyundai Nexo) mit einem entsprechenden SUV mit rein batterieelektrischen Antrieb, und zwar einmal mit etwa 300 Kilometer Reichweite (60 kWh Akku) und einmal mit einer Reichweite von mehr als 400 Kilometer Reichweite (90 kWh). Berücksichtigt haben Sie dabei Herstellung, Betrieb und Entsorgung über eine Fahrleistung von 150.000 Kilometer.

Dabei bezogen die Experten die Bilanz einmal auf den Zeitraum 2020 bis 2030 und einmal auf die Spanne von 2030 bis 2040, um die abnehmenden Anteile energieintensiver Rohstoffe zur Herstellung einzuberechnen. Für beide Dekaden unterscheidet die Studie außerdem, welcher Strommix für Herstellung und Betrieb bzw. Wasserstofferzeugung maßgeblich ist: der aktuelle, einer, der zu 50 Prozent auf Strom aus regenerativen Quellen setzt und letztlich auf 100 Prozent aus regenerativen Quellen produzierten Strom.

In Summe zeigt sich, dass sowohl das E-Auto mit Batterie (BEV) als auch das Brennstoffzellen-Auto (FCEV) den Diesel irgendwann einholen. Beim BEV mit 90 kWh-Batterie dauert das aber wegen des großen CO2-Rucksacks der Batterieherstellung aber etwa 160.000 Kilometer (Zeitraum: 2020 bis 2030). Für eine schnelle CO2-Reduktion sind also schwere SUVs mit großen Batterien wie Audi E-Tron, Mercedes EQC und Co. nicht das Richtige. Sie geraten bei der CO2-Bilanz auch gegenüber Brennstoffzellen-Fahrzeugen ins Hintertreffen: Ihre höhere Effizienz im Betrieb reicht nicht, um den CO2-Rucksack aus der Produktion zu kompensieren. E-Autos mit kleineren Batterien und Reichweiten (50 kWh und kleiner bzw. ca. 250 Kilometer Reichweite und weniger) sind allerdings CO2-günstiger als Brennstoffzellen-Autos.

Fraunhofer- ISE-Studie: Bei einer Gesamtbetrachtung über den gesamten Lebenszyklus inklusive Herstellung der benötigten Materialien schneidet das Brennstoff-zellen-Fahrzeug ab einer mittleren Reichweite besser ab als ein reines E-Auto.
Die Forscher kamen bei einem Vergleich der erzeugten Treibhausgas-Emissionen bei Herstellung, Betrieb und Entsorgung von Batterie- und Brennstoffzellenfahrzeugen zu einem klaren Ergebnis: Ab einer gefahrenen Reichweite von 250 Kilometern liegen Brennstoffzellenfahrzeuge klar vor rein batteriegetriebenen Fahrzeugen.

Fraunhofer-ise-studie

Die Ergebnisse des Fraunhofer Institutes im Einzelnen:

Bei der Herstellung der Fahrzeuge haben die Forscher folgendes errechnet: Die Treibhausgas (THG)-Emissionen sind beim Brennstoffzellenfahrzeug geringer als bei den Batteriefahrzeugen der Untersuchung (60 kWh und 90 kWh Batteriekapazität).

Die entscheidende Faktoren beim Batteriefahrzeug sind die Zellfertigung und der THG-Footprint des Stroms zum Betrieb. Beim Brennstoffzellenfahrzeug spielen der Platinanteil und der Wasserstofftank die größte Rolle

In der Gesamtbetrachtung ergibt sich für den Zeitraum 2020-2030: Das Brennstoffzellen-Auto hat THG-Emissionsvorteile – die höhere Effizienz des Batteriefahrzeugbetriebs kompensiert den THG-Nachteil aus dessen Herstellung nicht.

Die Herstellung von Wasserstoff mittels Windstrom ist der Pfad mit den geringsten Emissionen.

Für den Zeitraum 2030-2040 hat das Brennstoffzellen-Auto bei vergleichbarer Reichweite THG-Emissionsvorteile, wenn beide Fahrzeuge erneuerbaren Strom nutzen.

Batteriefahrzeuge mit geringerer Batteriekapazität/Reichweite (ca. < 50 kWh/250 km) haben allerdings THG-Emissionsvorteile gegenüber Brennstoffzellenfahrzeugen.

Einschränkend geben die Forscherr folgendes zu bedenken: Verbesserungspotential bei der Herstellung von Platin, Aluminium, etc., neuartige Tankkonzepte für Wasserstoff, Umweltwirkungen bei der Errichtung der Mobilitätsinfrastruktur, Second-Life-Aspekte für Batterie und Brennstoffzelle wurden nicht berücksichtigt. Sie sprechen sich zudem dafür aus, neben THG-Emissionen weitere Aspekte wie Flächen- und Wasserverbrauch zu betrachten. Sowie andere alternative Antriebsformen wie Plugin-Hybride und synthetische Kraftstoffe.

Es ist also noch ein langer Weg zu beschreiten für die Mobilität der Zukunft. Derzeit favorisieren die Hersteller eindeutig den E-Antrieb aus Akkus. Dennoch hat die Wasserstoff-Brennstoffzelle Chancen. Warten wir es ab, was die Zukunft bringen wird.

Der Artikel verwendet teilweise Beiträge von Don Dahlmann und Frauenhoferinstitut

Wasserkreislauf und Wolkenbildung

Wasserkreislauf
Wolken-Cumulus

In den Ozeanen, die die größte Fläche auf der Erde einnehmen, wird das meiste Wasser gespeichert. Durch die Sonneneinstrahlung verdunstet ständig ein Teil davon und steigt als Wasserdampf empor, da dieser leichter ist als Luft. Da es in der Atmosphäre kälter ist, als auf der Erde, kühlt der Wasserdampf ab und kondensiert an kleinsten Partikeln, die sich in der Luft befinden, den sog. Kondensationskernen. Beim Kondensieren entsteht Verdampfungswärme, die das weitere schnelle Abkühlen bremst, so dass die Tröpfchen weiter nach oben steigen können. Bei Lufttemperaturen um die -10°C bilden sich Eiskristalle. Der Wasserdampf verhält sich dabei wie ein Gas und ist zunächst unsichtbar. Erst im Laufe der Kondensation bilden sich zunehmend Tröpfchen, die schließlich zu sichtbaren Nebeltröpfchen werden. Die Wasseraufnahmefähigkeit der Luft spielt dabei eine eher geringe Rolle, vielmehr kommt es auf die Kondensation und die Verdunstung an. Dabei definiert man den sog. Taupunkt.  Als Taupunkt wird die Temperatur bezeichnet, bei der sich ein Gleichgewichtszustand zwischen kondensierendem und verdunstendem Wasser einstellt, die Kondensation also gerade einsetzt. Je mehr die Taupunkttemperatur unterschritten wird, um so mehr Wassertröpfchen bilden sich. Die Tröpfchen werden größer und schwerer und können dabei bis zu 3mm groß werden. Die Tropfen nehmen dabei eine äußerst widerstandsarme Form an. Wenn der Aufwind diese Tropfen nicht mehr im Schwebezustand halten kann, dann beginnt es zu regnen. Die Tropfen fallen dann mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1,8 m/sec zu Boden. Treffen sie auf die Meeresoberfläche, dann ist der Kreislauf sofort geschlossen, treffen sie auf den Erdboden, dann verdunstet ein Teil wieder, der größere Teil versickert, wird von Flüssen oder auch dem Grundwasserstrom zurück ins Meer befördert. Dort verdunstet das Wasser wieder und der Kreislauf beginnt von vorn.

Weltbevölkerung

In diesen Tagen überschreitet die Weltbevölkerung erstmals die 7 Milliarden Grenze. Man fragt sich, wieviele Menschen die Erde überhaupt verkraften kann, wieviele sie ernähren kann. Der Focus hat einmal ein lebendiges Beispiel aufgestellt:
Wird es bald zu eng auf der Erde? Vergleiche zeigen: Platz ist genug da. Der am dichtesten besiedelte Stadtteil in Deutschland ist das Westend in Wiesbaden – keine Gegend, in der nur Bettenburgen stehen. Würde man das Wiesbadener Westend auf ganz Deutschland ausweiten, so könnten hierzulande 8,7 Milliarden Menschen angenehm leben. Frankreich könnte bei einer Bevölkerungsdichte wie in Paris sogar über 16 Milliarden Menschen aufnehmen. Und dabei umfasst die Fläche von Frankreich weniger als 0,5 Prozent der globalen Landfläche. „Das sind Zahlenspielereien“, räumt UN-Bevölkerungsexperte Thomas Büttner ein, „aber sie zeigen: Warnungen, die Erde würde bald ´aus den Nähten platzen´, sind völlig fehl am Platze“.

Wenn die Welt ein Dorf mit nur 100 Einwohnern wäre, dann wären davon: 15 Afrikaner; 5 Nordamerikaner; 11 Europäer; 9 Lateinamerikaner und 60 Asiaten. Im Jahre 2050 würden bereits 138 Menschen im Dorf leben: 30 Afrikaner; 7 Nordamerikaner; 11 Europäer; 11 Lateinamerikaner und 79 Asiaten. Jedes Jahr käme eine Person in dem Dorf dazu. In Wirklichkeit sind es jährlich 80 Millionen neue Erdenbürger – ein Deutschland gleichermaßen.

Weltkugel

Klicken Sie auf die Weltkugel
 und Sie werden eindrucksvolle Beispiele über die Schönheit der Erde sehen, die die BBC in Youtube eingestellt hat.

Sternenhimmel

Sie wollten schon immer mal wissen, welche Sterne über Ihnen am Himmel zu sehen sind? Kein Problem! Klicken Sie auf den Link unter diesem Text und Sie erhalten eine vereinfachte Himmelskarte mit Sternen und Sternbildern. Der Link führt Sie auf die Seite von Astro-Viewer, wo Sie sich eine vereinfachte Sternenkarte anzeigen lassen können, und das sogar tagesgenau, versuchen Sie es! Ach ja, und wie auch auf meiner Homepage müssen Sie Java aktivieren, falls Sie das noch nicht getan haben. Das geht ganz einfach. Klicken Sie auf den kleinen Link ganz oben auf meiner Eingangsseite, laden Sie Java herunter und installieren es.

Einen guten Überblick auf den Sternenhimmel erhalten Sie auch auf der Seite Astronomie, die Ihnen ebenfalls tagesgenau die Sterne über Ihnen präsentiert. Schauen Sie einfach einmal hinein.

 

Das Ende der Sonne

Sternenhimmel

Zum Vergrößern bitte mit dem Mauszeiger über das Bild fahren.

Unser Sonnensystem entstand vor 4,6 Mia Jahren durch den Kollaps einer interstellaren Gaswolke. Ihren jetzigen Zustand bezeichnet man als Gelben Zwerg, der schließlich zu einem Roten Riesen wird und seinen Endzustand in etwa 12,5 Mia Jahren erreicht als Weißer Zwerg.

Wie kommt es zu dieser Entwicklung? Dazu muss man wissen, dass in der Sonne unentwegt eine Kernfusion stattfindet, in der Wasserstoff zu Helium umgewandelt wird. Der Wasserstoff entstand aus der Gas- und Staubwolke, durch die auch die Sonne selbst entstand. Infolge der thermischen Dissoziation des Wasserstoffes setzte dann die Kernfusion ein. Wasserstoff verwandelte sich in Helium. Dabei wird die Sonne immer heißer. Im Alter von 5,5 Mia Jahren, also  in 0,9 Mia Jahren hat das zur Folge, dass die mittlere Temperatur auf der Erde 30° C erreichen wird, den für höhere Lebewesen kritischen Wert. Dabei vergrößert sich die Sonne etwa um das Doppelte. Eine weitere Milliarde Jahre später werden 100 °C auf der Erde erreicht, alles Leben ist ausgelöscht. Die Sonne erreicht das Stadium des Roten Riesen. Im Alter von 9,4 Milliarden Jahren versiegt der Wasserstoff im Sonnenzentrum, und die Fusionszone verlagert sich in das erzeugte Helium. Die Sonne ist soweit angewachsen, dass ihre Größe etwa der Umlaufbahn der Venus entspricht. Venus und Merkur werden verschlungen.Von der Erde aus betrachtet nimmt die Sonne den gesamten Himmel ein. Die Erdoberfläche ist glühend heiß. Die Sonne verliert ihre Brennstoffe und damit auch an Gewicht, sie schrumpft schließlich zum Weißen Zwerg.

Diese Entwicklung ist physikalisch belegt und wird eintreten. Hoffentlich ist der Mensch in der Lage, sein Leben auf einem anderen Planeten weiter zu führen.

Unser Sonnensystem

Sonnensystem

Das Größenverhältnis der Planeten untereinander stimmt, die Abstände sind nicht maßstäblich.

Im Zentrum unseres Sonnensystems befindet sich die Sonne als zentraler Stern. Es folgen die terristrischen Planeten Merkur, Venus, Erde und der Mars. Sie bilden den inneren Teil des Planetensystems. Der äußere Teil besteht aus den Gasplaneten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Neben Zwergplaneten kreisen Millionen Asteroiden und Kometen um die Sonne. Sie sind  in drei Kleinkörperzonen anzutreffen, dem Asteroidengürtel zwischen den inneren und den äußeren Planeten, dem Kuipergürtel jenseits der äußeren Planeten und der Oortschen Wolke ganz außen.

Die Reihenfolge der Planeten, von der Sonne aus gesehen, kann man sich mit einer Eselsbrücke leicht merken:

Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unsere neun Planeten”
Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun, Pluto

Der Sonne am nächsten befinden sich die inneren, erdähnlichen Planeten. Merkur ist der Sonne am nächsten mit einer Entfernung von 57.900.000 km (57,9 x 106 km), unsere Erde mit 149,6 x 106 km und der Mars mit 227,9 x 106 km. Um eine Vorstellung von diesen riesigen Entfernungen zu vermitteln, stellen wir uns einmal vor, dass wir mit einem Auto “full speed” mit permanent 200 km/h von der Erde zur Sonne fahren würden. Das dauert dann fast 86 Jahre, unvorstellbar!
Die äußeren Planeten sind dann noch einmal deutlich entfernter von der Sonne: der gasförmige Jupiter  778,3 x 106 km, Saturn 1429 x 106 km, der Eisriese Uranus 2875 x 106 km und  Neptun 4504 x 106 km. Der Zwergplanet Pluto galt lange als der entfernteste Planet, bis er 2006 den Planeten-Status verlor.

Seit 1990 wurden tausende Objekte gefunden, die sich jenseits von Neptun im sog. Kuipergürtel bewegen und 4,5 - 7,5 Milliarden km von der Sonne entfernt sind. Der Kuipergürtel enthält eine Reihe von Zwergplaneten wie den Pluto, z.B. Eris, Makemake, Haumea, um nur einige zu nennen. Der Teilchenstrom der Sonne, der sog. Sonnenwind, weht bis zum Kuiper-gürtel nahezu ungehindert, jenseits des Gürtels verdichtet er sich und bildet die äußere Schale der Heliospähre. Darüber hinaus befindet sich die Oortsche Wolke. Man vermutet, dass durch den Einfluss der Gravitation vorbeiziehender Sterne aus dieser Wolke Körper herausgelöst werden, die dann als Kometen in das Innere unseres Sonnensystems wieder von den Planeten eingefangen werden oder aus dem Sonnensystem heraus katapultiert werden. Einige davon stürzen dann teilweise spektakulär sichtbar auf unsere Erde, einige verglühen in der Sonne.

Das unserer Sonne am nächsten gelegene Planetensystem ist Alpha Centauri mit einer Entfernung von 4,3 Lichtjahren, d.h. Licht, das uns von den Planeten innerhalb dieses Systems auf der Erde erreicht, ist bereits 4,3 Jahre lang unterwegs. Die Entfernung in km kann man kaum noch ausdrücken, denn das Licht legt bereits pro Sekunde rund 300.000 km zurück, das sind pro Jahr unglaubliche 9.460.800.000.000 km, also rund Neuneinhalb Billionen km/Jahr, insgesamt ist Alpha Centauri also rund 40,7 Billionen km von unserer Sonne entfernt. Hauptkomponenten von Alpha Centauri sind zwei sonnenähnliche Sterne, die von einem erdähnlichen Planeten umrundet werden. Dieser Planet braucht dazu 3.236 Tage und ist soweit entfernt von seinen Sonnen, dass er als nicht habitabel gilt, also als nicht für uns bewohnbar, da er kein Wasser speichern kann.

Der hellste und massereichste Stern in unserer Nachbarschaft ist Sirius mit ungefähr 2,2-facher Sonnenmasse. Er ist an unserem Nachthimmel gut zu erkennen. Ansonsten findet man keine weiteren Riesensterne in der Nachbarschaft unserer Sonne. Die nächstgelegenen roten Riesen sind dann erst wieder Pollux und Arcturus in rund 35 Lichtjahren Entfernung. Unsere Sonne selbst und auch wir sind Bestandteil eines Sternenhaufens, einer Galaxie. Sie ist mit mindestens 100 Milliarden Sternen ein Mitglied der Milchstraße, die einen Durchmesser von rund 100.000 Lichtjahren hat. Unser Sonnensystem befindet sich dabei zwischen zwei spiralförmigen Sternenkonzentrationen in einer lokalen Abzweigung, dem Orionarm. Die Lage der mittleren Bahnebene der Planeten des Sonnensystems entspricht nicht der Äquatorebene der Galaxis, sondern ist stark dagegen geneigt. Der nördliche Ekliptikpol liegt im Sternbild Drache, nur ca. 30° vom galaktischen Äquator entfernt, das ist das schimmernde Band in der Milchstraße. Die Ekliptik ist die scheinbare Bahn der Sonne vor den Fixsternen im Laufe eines Jahres, von der Erde aus gesehen. Tatsächlich resultiert die Ekliptik aus dem Umlauf der Erde um die Sonne.

Sonnensystem 2

Umlaufbahnen der Planeten

Die senkrechten Farbbalken stellen den Schwankungs-bereich der Umlaufbahnen dar.

Alle Gedichte von mir finden Sie auf dieser Seite

Wird fortgesetzt!
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Dreiviertel unsere Erdoberfläche sind mit Wasser bedeckt und dennoch ist Trinkwasser ein rares Gut, vor allem in Ländern der dritten Welt.

Lassen Sie es dennoch fließen, aber gehen Sie sorgsam damit um!