Warum ist Schnee weiß - Eis aber durchsichtig?

Gestern erzählte mir meine Tochter Josephia, sie hätten im Kindergarten über Schnee gesprochen. Leider liegt ja noch keiner bei uns. Trotzdem kam unter den Kindern die Frage auf, warum Schnee denn überhaupt weiß sei?

"Weil das schön aussieht", meinte die Mehrheit der Kinder.

Josephia fände ihn in rot am schönsten.

"Mama, warum ist Schnee weiß?", fragte sie mich auf der Rückfahrt vom Kindergarten.

"Deine Frage ist berechtigt", sagte ich. "Schnee ist ja auch nur Wasser, genauso wie Regen - und der ist nicht weiß. Aber Schnee ist gefrorenes Wasser, und das ist der Unterschied. Schnee besteht aus ganz vielen kleinen Eiskristallen, die über viele Luftzwischenräumen verbunden sind. Es gibt im Schnee deshalb sehr viele Oberflächen. Scheint nun die Sonne auf diese Kristalle, werden an den vielen Oberflächen fast alle Lichtstrahlen wieder zurückgeschickt und erreichen unser Auge, sie werden reflektiert, sagt man. Die einzelnen Kristalle funktionieren wie viele kleine Spiegel. Weil Sonnenlicht weiß ist, erscheint dann auch der Schnee weiß."

"Aber Eiswürfel sind nicht weiß. Die sind doch auch aus gefrorenem Wasser", warf mein Sohn Quirin mit seinen acht Jahren zurecht ein.

"Genau, aber wenn Wasser zu Eiswürfeln friert, passiert das ganz langsam. Dann ordnen sich die Eiskristalle viel enger an und es gibt nicht so viele Luftzwischenräume wie bei Schnee. Dann gehen mehr Lichtstrahlen durch das Eis hindurch und es erscheint uns farblos."

"Und wann schneit es nun endlich? In drei Tagen ist doch Weihnachten!", meinte Josephia ganz aufgeregt.

Leider konnte ich ihr diese Frage nicht beantworten...

4. Advent-Experiment: Wie kann man Infrarotstrahlen sichtbar machen?

Nun brennen alle 4 Kerzen! 4 mal schönes Kerzenlicht.







Und um Licht geht es auch im 4. Advent-Experiment









Licht breitet sich in Wellen aus, in sogenannten elektromagnetischen Wellen. Unser menschliches Auge kann Licht im Wellenbereich von etwa 380 nm bis 780 nm sehen.

Wenn wir nun zum Beispiel den Fernseher mit der Fernbedienung einschalten oder das Programm wechseln, funktioniert das mittels Infrarotstrahlen. Die sind für unser menschliches Auge aber nicht mehr sichtbar. Aber man kann sie sichtbar machen:

Ihr braucht dazu:

• einen abgedunkelten Raum
• eine Fernbedienung
• eine Handy- oder Digitalkamera

Schaltet das Handy oder die Digitalkamera ein und richtet die Fernbedienung auf die

Kamera. Nun könnt Ihr tatsächlich am Display den Infrarotstrahl sehen.

Warum ist das so?

Die Frequenz von Infrarotstrahlung liegt unterhalb (von lat. infra) des für das menschliche Auge sichtbaren Lichtspektrums und ist für unsere Augen deshalb nicht zu sehen. Das Spektrum von Handy- oder Digitalkameras ist jedoch breiter und macht für uns die Infrarotstrahlung auf dem Display sichtbar.

Damit kann man übrigens auch wunderbar überprüfen, ob die Batterien der Fernbedienung leer sind.

Ich wünsche Euch einen schönen 4. Advent und genießt das warme Kerzenlicht!

3. Advent-Experiment: Kann Wasser bergauf fließen?

Heute brennen schon drei Kerzen am Adventskranz und das bedeutet:




Ich stelle Euch heute schon das 3. Experiment vor.



Heute geht es um Wasser. Wasser fließt ja immer nach unten. Flüsse, Bäche - aus dem Gartenschlauch.

Aber kann Wasser auch bergauf fließen?

"Nein!", denkt Ihr? Dann schaut mal folgendes Viedeo an:

Hier fließt tatsächlich das Wasser erst im Strohhalm bergauf und dann nach dem Knick nach unten. Aber wie kann das gehen?

Ihr könnt es selbst ausprobieren.

Dazu braucht Ihr:

• 3 Gläser
• Wasser
• Strohhalm mit Knick

1. Stellt also zwei der Gläser umgedreht übereinander und füllt in das obere Wasser ein.
2. Das dritte, leere Glas kommt daneben und der Strohhalm ins obere Glas.
3. Dann saugt mit dem Mund so lange am langen Teil des Strohhalms, bis er mit Wasser gefüllt ist.
4. Haltet das Ende an dem Ihr gesaugt habt mit einem Finger zu und legt es in das leere Glas.

Du wirst sehen, es funktioniert!

Und was ist passiert?

Im längeren Stück des Strohhalms befindet sich mehr Wasser als im kurzen oberen Stück, das im Glas eingetaucht ist. Dieses Wasser läuft ganz normal bergab. Dabei zieht es das Wasser aus dem kurzen Strohhalmstück einfach mit. Das funktioniert deshalb, weil sich die kleinen Teilchen im Wasser, die Wassermoleküle, gegenseitig anziehen. Diese Anziehungskraft heisst auch Kohäsionskraft. Durch sie hält das Wasser zusammen und kann deshalb sogar ein bisschen bergauf fließen.


Viel Spaß beim Experimentieren und einen schönen Adventssonntag!

Warum kräuselt sich Geschenkband?

Am 6. Dezember waren wir traditionell bei meiner Schwägerin zur Nikolausfeier eingeladen. Da die Gastgeberin ein Fan von außergewöhnlichem Christbaumschmuck ist, hatte ich einen kleinen weiß-goldenen Hirschanhänger besorgt. Der musste natürlich entsprechend weihnachtlich verpackt werden. Meine Tochter Josephia half mir dabei.

Als es ans Geschenkband ging und ich es mit der Schere aufkräuselte, fragte sie mich, warum sich das Geschenkband eigentlich so kringelt, wenn man mit der Schere drüber fährt. Wie so oft war mir "Die Sendung mit der Maus" eine große Hilfe bei der Beantwortung solcher Fragen. Tatsächlich wurde mal in einer Folge genau diese Frage beantwortet. So konnte ich natürlich bei Josephia punkten:

"Weisst Du", sagte ich, "wenn man mit der Schere am Geschenkband entlangschabt, verschiebt man ein kleines bisschen etwas von der obersten Schicht des Bandes und diese Schicht wird wie zu kleinen Wellen weitergeschoben. Dadurch entsteht eine Spannung im Geschenkband und es kräuselt sich."

Und weil Josephia sich das noch nicht so richtig vorstellen konnte, schauten wir eben die Folge von "Die Sendung mit der Maus" nochmal an.

Wollt Ihr sie auch sehen? Hier geht's zum Video:

2. Advent-Experiment: Eiswürfel im Wasserglas

Und schon ist der 2. Advent!





Die Temperaturen der letzten Woche waren schon recht eisig. Am 1. Dezember konnten die Kinder nicht nur gespannt das erste Türchen öffnen, auch der meterologische Winter hat begonnen.

Nach sternenklaren Nächten schimmerte morgens das Gras frostig weiss, die Luft war kalt und rein und die Autoscheiben trugen eine feste Eisschicht

Deshalb dreht es sich im heutigen Experiment um Eis und die Frage: Wie viel Platz braucht ein Eiswürfel in einem Glas Wasser?

Genauer gesagt:

Wenn Eiswürfel in einem Glas Wasser schmelzen, steigt dann der Wasserspiegel?

Um das herauszufinden, braucht Ihr folgendes:

• ein Glas Wasser
• Eiswürfel
• ein bisschen Geduld

Füllt ein Gals mit Wasser und Eiswürfeln so, dass es randvoll ist. Dann wartet bis die Eiswürfel geschmolzen sind. Damit das etwas schneller geht, könnt Ihr das Glas auch auf die Heizung stellen.

Was passiert?

Ihr seht, nachdem die Eiswürfel geschmolzen sind, ist das Glas immer noch randvoll, aber es ist nichts übergelaufen. Aber wo ist das Wasser aus den Eiswürfeln hin?

Wenn Wasser gefriert, dehnt es sich aus. Deshalb gibt es über den Winter auch so viele neue Straßenschäden: das Wasser dringt in kleine Risse im Asphalt, friert und dehnt sich aus. Die Fahrbahndecke wölbt sich. Taut es wieder, bleiben Hohlräume zurück, die durch ständiges Überfahren brechen.

Aber zurück zum Experiment:
Das gefrorene Wasser im Eiswürfel hat also ein größeres Volumen als füssiges. Das hat mit der geringeren Dichte von Eis gegenüber Wasser zu tun. Eis ist leichter als Wasser und schwimmt deshalb auch. Es ragt sogar ein Teil aus dem Wasser. Die Eiswürfel verdrängen somit einen bestimmten Teil des Wassers. Schmelzen die Eiswürfel, nehmen sie genau den Platz ein, den sie im gefrorenen Zustand verdrängt haben. Der Wasserspiegel bleibt also gleich.

Man könnte nun meinen, wieso sollte denn dann infolge des Klimawandels und durch das Schmelzen der Eisberge der Meeresspiegel steigen? Ist das alles Humbug? Nein, das meiste Eis befindet sich nämlich auf dem Festland Grönlands und der Antarktis. Es schwimmt nicht im Meer wie das Eis in der Arktis. Wenn das Festlandeis schmilzt, fließt es als Wasser ins Meer und dadurch steigt der Meeresspiegel an.

Also, habt einen schönen 2. Advent und macht lieber einen Spaziergang statt eine Autofahrt - das Eis soll bleiben.

Nicht verpassen...

morgen gibt's das 2. Advent-Experiment.

Nur so viel: es wird eisig...

Warum müssen wir schlafen?

Gestern wollte mein Sohn Quirin wissen, was Strom ist und wie er gemacht wird. Nachdem wir das geklärt hatten, war es schon ziemlich spät und er sollte endlich schlafen. Da fragte er mich, warum wir eigentlich schlafen müssen. Ich verströstete ihn mit der Antwort auf den nächsten Tag.

Er hatte die Frage heute wohl schon wieder vergessen, ich finde sie aber trotzdem sehr spannend. Man denkt ja, ist doch klar: Wir müssen uns erholen. Okay, aber wie genau? Was passiert da und wie sieht es bei Tieren aus?

Dass wir Menschen mit zu wenig Schlaf nicht leistungsfähig sind und leichter krank werden, hat wahrscheinlich jeder von uns schon selbst erfahren. Ohne Schlaf kommt keiner aus, auch nicht im Tierreich.
Aber wie genau erholt sich unser Körper? Das beschäftigt Wissenschaftler bis heute und sie haben bisher nur Hypothesen. So soll etwa unser Immunsystem nachts gestärkt werden. Daher auch der Spruch: Schlaf dich gesund! Damit wir wieder frisch und aktiv sein können, scheint unser Gehirn zudem das über den Tag Erlebte zu sortieren und Unwichtiges wieder zu löschen. Damit schafft unser Gehirn Platz für Neues.

Wir Menschen schlafen mit geschlossenen Augen und liegen dazu meist 6-8 Stunden im Bett. Unter den Tieren gibt es dagegen richtige Vielschläfer. Igel und Fledermäuse schlafen bis zu 20 Stunden und auch Katzen bringen es auf 16 Stunden pro Tag. Aber es gibt auch Tiere, die viel weniger Schlaf brauchen und nur Sekundenschläfchen machen. Was bei uns ziemlich gefährlich werden kann, haben beispielsweise die Fregattvögel perfektioniert. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Ornithologie in Seewiesen haben nun erstmals gezeigt (https://www.mpg.de/mpforschung), wie lange diese Vögel in der Luft bleiben. Sie fliegen tatsächlich bis zu zwei Monaten ununterbrochen, ohne Rast zu machen. Da sie im Wasser ziemlich unbeholfen sind, fischen sie ihre Nahrung während des Flugs aus dem Ozean. Die Flugkünstler schlafen täglich nur etwa eine dreiviertel Stunde, wobei eine Schlafphase im Schnitt etwa zwölf Sekunden dauert. Um Kollisionen in der Luft zu vermeiden, bleibt aber meist eine Gehirnhälfte wach und ein Auge offen. Wie diese Tiere mit so wenig Schlaf auskommen und warum wir Menschen so nicht überleben könnten, wissen die Wissenschaftler noch nicht.

Das alles finde ich ziemlich beeindruckend, vor allem wenn man bedenkt, was man alles an einem Tag machen könnte, wenn man nur so wenig Schlaf bräuchte. Man könnte nach den weniger erquicklichen Dingen wie Aufräumen und Wäsche waschen noch all die schönen machen: sich ausgedehnt mit den Kindern beschäftigen, endlich die Bücher auf dem Nachttisch lesen, Filme schauen, ein leckeres Menu kochen, Musik hören, die Zeitung auch mal ganz durchlesen... Das wäre wirklich reizvoll!

Wobei... am Ende würde man den Tag womöglich so voll packen, dass man wieder nur im Stress ist. Und so ein kuschliges Bett für einige Stunden hat doch auch was, oder?

Was ist Strom?

Copyright © 2016 Orell Füssli

"Mama, was ist Strom?", fragte mich Quirin. Er lag auf der Couch in seinem Zimmer und starrte in seine Deckenlampe.

Strom, oje, Physik ist nicht gerade mein Spezialgebiet. Wo ist eigentlich in solchen Situationen mein Mann...

"Im elektrischen Strom fließen kleine Teilchen, die elektrisch geladen sind und Elektronen heissen", erklärte ich. "In Deiner Lampe da oben fliesst der Strom durch einen dünnen Glühdraht aus besonderem Material. Er wird ganz heiss, schmilzt aber nicht. Der Draht beginnt zu glühen und es entsteht ein helles Licht."

"Und wie wird Strom gemacht?", bohrte mein Sohn weiter nach.

"Es gibt verschiedene Arten, Strom zu erzeugen. Ihr lest doch so gerne das Buch "Barbapapa im Winter". Da bekommt Barbakus exotische Vögel geschenkt, denen es bei ihm zu kalt ist. Deshalb versucht Barbakus mit seiner Familie auf verschiedene Arten, Wärme und Strom zu erzeugen", erklärte ich weiter.

"Stimmt, das hat auch Oma letztes Mal vorgelesen!", sagte Quirin.

"Es gibt verschiedene Kraftwerke, die Strom erzeugen. In Kohlekraftwerken wird Kohle verbrannt. Dabei entsteht Hitze, die wiederum Wasser erhitzt und verdampfen lässt. Der Wasserdampf treibt dann eine Turbine, eine Art Rad an. Die Drehbewegung der Turbine erzeugt in einem Generator Strom. Der Generator wandelt nämlich die mechanische Energie in elektrische, also Strom um. Allerdings entsteht bei der Verbrennung der Kohle das Treibhausgas Kohlendioxid, was für die Erde schädlich wird, wenn zu viel davon erzeugt wird. Es fördert nämlich den Klimawandel. Hatte ich Dir schon mal erklärt. Dann wird es auf der Erde wärmer und die Gletscher oder das Eis an den Polen beginnen zu schmelzen.

Außerdem gibt es Wasserkraftwerke. Dabei dreht sich ein Wasserrad oder eine Wasserturbine durch die Kraft von fließendem Wasser. Auch hier treibt die Turbine dann einen Generator an, der Strom erzeugt.

Bei Windrädern nutzt man die Energie des Windes. Der Wind lässt die Propeller drehen und treibt letztlich wieder einen Generator an.

Und auch die Sonne liefert Energie, die über Sonnenkollektoren in elektrischen Strom oder Wärme umgewandelt werden kann.

Und es gibt noch Atomkraftwerke. Im Prinzip funktionieren die wie Kohlekraftwerke, nur dass die Hitze zum Verdampfen des Wassers nicht durch Verbrennen von Kohle entsteht, sondern durch Spaltung von Atomen."

"Was sind Atome?, fragte mich Quirin.

Ich seufzte innerlich und fragte mich, warum solche Fragen eigentlich immer kurz vor dem Schlafengehen aufkommen.

"Atome sind klitzekleine Teilchen, die man mit den Augen nicht sehen kann. Aber alles besteht aus Atomen. Wasser, Luft, Dein Bett."

Quirin hielt sich mit großen Augen seine Hand dicht vors Gesicht. "Auch meine Hand?"

"Ja, auch Deine Hand."

"Und diese Atome werden dann nochmal gespalten, obwohl sie so klein sind?"

"Ja, genau. Dabei entsteht ganz viel Energie und Hitze, die man dann zur Stromerzeugung nutzen kann. Allerdings auch für Bomben. Leider. Außerdem entsteht in Atomkraftwerken giftiger Müll. Man weiss noch nicht wohin man den entsorgen soll, damit er niemandem schadet. Und es kann auch gefährlich sein, wenn etwa durch ein Erdbeben ein Atomkraftwerk kaputt geht. Dann kann das gefährliche Gift austreten und uns krank machen. Deswegen sind Papa und ich, und auch viele andere Menschen, gegen Atomkraft, sondern für Wind- und Sonnenenergie", führte ich weiter aus.

Jetzt waren wir schon in der Energiepolitik angelangt. Dabei wollte ich eigentlich nur Gute-Nacht sagen.

Quirin war einigermaßen entsetzt und meinte: "Aber wer hat denn so was Doofes erfunden? Wenn ich Chef wäre, würde ich diese Atomkraft nicht benutzen."

"Naja, ein ganz berühmter Wissenschaftler hat zur Atomenergie viele tolle Sachen erforscht. Er hieß Albert Einstein und er wollte mit seinen Erfindungen eigentlich auch gar keine Bomben bauen oder die Menschen gefährden", sagt ich. "Aber jetzt ist mal gut mit Strom und Atom. Du musst jetzt endlich mal ins Bett und schlafen. Es ist schon wieder viel zu spät geworden."

"Ach, Mama. Das ist aber so spannend."

Endlich kuschelte sich Quirin in sein Bett. Doch dann setzte er sich wieder auf: "Und warum müssen wir eigentlich schlafen?"

"Das erklär ich Dir morgen. Und jetzt Licht aus!"