Kleine Astronauten
Wenn im Physikunterricht die x-te Formel an die Tafel geschrieben wird oder in Chemie schon wieder rätselhafte Buchstaben des Periodensystems gepaukt werden, scheint klar zu sein – Naturwissenschaft ist stinklangweilig. Stimmt nicht!
Deshalb ist es manchmal gut, Wissenschaft nicht aus Büchern zu lernen. Sondern sie selbst zu entdecken und nach Antworten auf Fragen wie diese zu suchen: Was bringt es, Infrarotstrahlung sichtbar zu machen? Warum wachsen Marshmallows zu riesigen Süßigkeiten, wenn man sie in einen luftleeren Raum steckt?
Nisa, Narine und Luisa (v.l.) testen die IR-Kamera. (Bild: Goyert)
Wo früher Astronauten für ihre Flüge trainierten, ist heute ein Labor nur für Schüler, um genau solche Fragen zu beantworten – das School Lab des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln. Wir haben die Klasse 6c der Otto-Lilienthal-Schule aus Köln-Porz bei ihrem Laborbesuch begleitet. Und drei Schülerinnen bei ihren Experimenten beobachtet. Nisa Bas (11), Narine Veske (11) und Luisa Antonie (12) haben viele Sachen im Labor entdeckt – zwei ihrer Experimente erklären wir dir hier:
Vakuum und Süßigkeiten
Lecker! Luisa sieht, wie die Marshmallows immer größer werden. (Bild: Martina Goyert)
In dem Wort Vakuum steckt das lateinische Wort „vacus“ – das heißt „leer“. Wenn du morgens dein Glas Milch ausgetrunken hast, ist es – leer. Trotzdem ist in dem Glas noch Luft. Die besteht aus vielen winzigen Teilchen, den Molekülen, die ständig in Bewegung sind. Sehen können wir die nicht, aber spüren, etwa im Wind. Wenn wir in dem Glas nun wirklich „nichts“ haben wollen, dann müssten wir alle Moleküle aus dem Gefäß holen – und ein Vakuum erzeugen. Das ist aber nur im Labor möglich: Die Luft wird mit Hilfe einer Maschine aus einer Glasglocke entfernt – unter ihr entsteht ein fast luftleerer Raum.
Luisa legt einen etwas aufgeblasenen Luftballon unter die Glocke. Wenn Nisa mit Hilfe der Maschine die Luft aus der Glocke zieht, wächst der Luftballon, bis er platzt. Warum? Im Luftballon bewegen sich Luftmoleküle sehr schnell und treffen dabei ständig auf die innere Gummihaut. Ihre Ausdehnung wird – im Normalfall – durch die von außen drückenden Moleküle verhindert.
Fehlen diese äußeren Moleküle im Vakuum jedoch, dann schießen sie so stark gegen die Ballonhaut, dass der sich immer weiter dehnt – und platzt. Mit Schokoküssen oder Marshmallows funktioniert das auch, weil sie mit Luft gefüllt sind. Das Weltall ist ein großes Vakuum – es hat noch viel weniger Teilchen als das im Labor. Obwohl wir so ein starkes Vakuum auf der Erde nicht nachstellen können, muss man es so gut es geht erforschen. Das ist etwa wichtig für den Bau von Satelliten.
Infrarotstrahlung und Luftballons
Sehen können wir sie nicht, aber spüren: Infrarotstrahlung, kurz IR, wird von Menschen als Wärme wahrgenommen. Denn sie enthält Informationen über die Temperatur eines Gegenstandes. Nur wenige Tiere wie zum Beispiel einige Schlangenarten, können Infrarotstrahlung sehen: Selbst wenn es völlig dunkel ist, sehen sie ein Wärmebild ihrer Umgebung – und können so Jagd auf Mäuse machen.
Es gibt Geräte, die diese unsichtbare Infrarotstrahlung sichtbar machen können: die IR-Kameras. Im School Lab gibt es eine solche Kamera. Während Luisa einen gefärbten Luftballon vor ihr Gesicht hält, beobachten Narine und Nisa sie mit der IR-Kamera. Und sie entdecken: Obwohl der Luftballon im Weg ist, können die beiden Luisas Gesicht erkennen. Die Infrarotstrahlen durchdringen den Ballon. Besprühen die beiden den Luftballon mit Wasser, ist Luisa aber nur schwer zu erkennen. Das liegt daran, dass Infrarotstrahlung von glatten Oberflächen wie Wasser, Glas und Metall wie in einem Spiegel reflektiert wird.
Wissenschaftler des DLR nutzen die Technik, um mehr über die Geschichte von Himmelskörpern herauszufinden. Denn nur im Infrarotbereich können sie Gas- und Staubwolken sehen, in denen neue Sterne geboren werden. Auch die Temperatur auf der Oberfläche von anderen Planeten lässt sich so bestimmen.
Von Martin Gätke
