Wir schicken einen Rennwagen mit Elektromotor an den Start - betrieben mit Batterien aus Zitronensaft und Kupfer- oder Magnesium-Elektroden. Eine Strecke von 200 Metern soll er bewältigen. Ob das zu schaffen ist?

Eine Batterie lässt sich aus Kohle, Metall, Papier, Flüssigkeit und Draht basteln. Unser Team belädt einen Anhänger mit solchen Batterien, um damit eine richtige Lokomotive anzutreiben. Die Lok ist zwar klein aber richtig schwer. Kann sie mit diesem Antrieb auf große Fahrt gehen?

Ein Solarballon in Form eines Wals: Wenn die Sonne ihn erwärmt hat, soll er mit Ballonfahrerin aufsteigen. Wird die Kraft der Sonne dafür reichen?

Ein schwerer japanischer Sumoringer wird an einem mit Deckel versehenen Glas in die Höhe gezogen. Die Kraft des Luftdrucks entscheidet, ob der Ringer schwebt oder abstürzt.

An den Seiten eines Buches ziehen wir einen Sumoringer in die Höhe. Die Reibungskräfte der ineinander verschränkten Buchseiten sollen ihn in der Luft halten. Wird er schweben oder zu Boden stürzen?

Pumpen wir mit einer Luftpumpe Luft in einen Ball, entsteht ein hoher Druck in der Pumpe, denn die Luft wird beim Pumpen komprimiert. Diese Druckluft wollen wir nutzen, um ein Auto zum Fahren zu bringen.

Wenn sich ein gedehntes Gummiband wieder zusammen zieht, übt es Kraft aus - Spannkraft. Mit der Spannkraft gebündelter Gummibänder wollen wir einen Propeller starten: Als Erstes gilt es, Tausende von Gummibändern zusammenzuknüpfen…

Kamele besitzen große, flache Sohlen, die das Körpergewicht hervorragend verteilen. Unser Eiertest soll zeigen, wie gut diese Gewichtsverteilung tatsächlich ist: Ein Kamel wird auf 500 Eier gestellt.

Wer etwas Schweres anheben möchte, braucht starke Muskeln – oder einen Flaschenzug. Was aber, wenn ein Klavier zu stemmen ist und nur ein einzelner Mann am Zugseil steht? Wird er es schaffen, das Klavier hochzuziehen, nur mit Hilfe mehrerer Flaschenzüge?

Der Schal einer Dame klemmt fest unter dem Rad eines Lastwagens. Kann ein einzelner Mann, nur mit Hilfe eines Hebels, einen so gewichtigen Wagen anheben?

Was passiert eigentlich, wenn ein 139 Meter hoher Stahlturm von der Sonne erwärmt wird? Mit Thermometern messen wir, wie sich die Temperatur am Turm im Laufe eines Tages verändert. Außerdem benutzen wir ein spezielles Messgerät, um jeweils die genaue Höhe des Turms zu ermitteln.

Unterschiedliche Magnetpole ziehen sich an, gleiche Pole stoßen sich ab. Diese Abstoßungskraft werden wir nutzen: Wir wollen eine mit Magneten bestückte Platte über einer zweiten, ebenso bestückten, Platte schweben lassen – wie einen fliegenden Teppich.

Eine Glühbirne soll mit Hilfe des Erdmagnetfeldes zum Leuchten gebracht werden. Dazu schwingen unsere Leute Drahtseile entlang der Magnetbahnen. Können wir Kräfte der magnetischen Pole der Erde so nutzen, dass unsere Glühbirne angeht?

Wir erhitzen Wasser in einem verschlossenen Rohr: Großer Druck entsteht. Wenn wir das Rohr öffnen, wird das Wasser zu Dampf und dehnt sich explosionsartig aus. Ob wir mit Hilfe einer solchen Dampfexplosion einen Ball aus dem Rohr herausschießen können?

Professionelle Sänger und Sportler versuchen mit bloßer Stimmgewalt ein Glas zerspringen zu lassen. Ob sie das schaffen?

Als Wettermoderator kennt sich Sven Plöger bestens mit Wind aus. Windkanäle, in denen Orkanwindstärken erzeugt werden können, faszinieren ihn. Ob man in so einem Windkanal wohl „fliegen“ kann? Sven Plöger probiert es aus.

Wir wollen mit einer schönen Unbekannten telefonieren. Die Ausrüstung: zwei Becher und eine sehr lange Schnur. Die Verbindung kommt nur zustande, wenn Becher und Schnur die Stimmen übertragen können. Und bis es soweit ist, geht so einiges schief.

Dass man mit einer Lupe Feuer machen kann, ist bekannt. Dabei wird das Sonnenlicht im Brennpunkt der Linse gebündelt, das Papier dahinter fängt durch die entstandene Hitze Feuer. Aber funktioniert das Ganze auch mit einer Linse aus Eis? Denn: Feuer und Eis sind doch Gegensätze. Planet Schule macht das Experiment mit einer selbst gebauten Eis-Linse.

Im Brennpunkt der Linse entsteht Feuer

Folgende „Zutaten“ sind für das Feuer-Eis-Experiment notwendig: eine Lupe aus Eis, brennbares Material wie Papier, trockene Äste oder Blätter und natürlich Sonnenlicht. Ohne das geht gar nichts. Hält man ein Lupenglas zwischen Sonne und ein Stück Zeitungspapier, so fällt ein heller Fleck auf dem Papier auf. Mithilfe der Lupe werden die Sonnenstrahlen konzentriert und gleichzeitig wird Hitze gesammelt. Die Energiedichte des Lichtes steigt. Und noch etwas fällt auf: Verändert man die Entfernung von Lupe und Papier, wird der helle Lichtfleck je nachdem größer oder kleiner. Erst wenn der Punkt sehr klein ist, beginnt die Zeitung zu qualmen. Dieser Punkt heißt Brennpunkt. Hier kreuzen sich die Sonnenstrahlen, die parallel zur optischen Achse einfallen. Die Linse „verbiegt“ quasi das parallel einfallende Sonnenlicht.

Ohne Lupe, Brennglas oder Linse kein Feuer

Doch warum muss es eine Lupe sein? Vielleicht tut es auch ein durchsichtiges Glas? Die Antwort lautet nein. Das Glas muss eine besondere Form aufweisen: In der Mitte ist es dicker als am Rand. Diese Wölbung der Linse ist der Grund dafür, dass Sonnenstrahlen gebündelt werden können. In der Optik heißt eine solche Linse auch Sammellinse oder Konvexlinse. Oft spricht man auch von Brennglas, da das Glas einen Brennpunkt liefert. Linsengläser sind beispielsweise Lupen, Brillengläser, Objektive oder Ferngläser. Fest steht: Damit Feuer entstehen kann, muss die Linse durchsichtig und gekrümmt sein. Aber muss sie auch zwingend aus Glas bestehen? Oder kann man auch mit einer Linse aus Eis Feuer machen?

Das Experiment: Feuer machen mit einer Lupe aus Eis

Für das Experiment wird ein 200 Kilo schwerer Eisblock mit einer Kettensäge und einem Schaber bearbeitet. Nach einer Stunde ist aus dem Eisblock eine gigantische Lupe aus gefrorenem Wasser entstanden. Gut poliert wird sie schräg gegen die Sonne gestellt, das Brennmaterial dahinter positioniert, der Brennpunkt justiert. Und tatsächlich: Nach kurzem Zündeln fängt das Brennmaterial Feuer. Eis taugt folglich genauso wie Glas als Material für eine Linse.

Tipps für das Experiment mit Brennglas und Feuer

Ein Windrad dreht sich, wenn sich ein Wärme abstrahlendes Objekt darunter befindet. Die erwärmte Luft steigt nach oben, Aufwind entsteht und setzt das Windrad in Bewegung. Ob wohl auch Körperwärme Aufwind erzeugen kann?

Gebündeltes Licht, das sehr energiereich ist - das ist ein Laserstrahl. Wie vielseitig Laser eingesetzt werden können, zeigt dieser Film.

Ein Lied zum Anfassen und immer wieder neu Abspielen ist das Ziel dieses Experiments. Dazu gießen wir die Vibration der Töne in eine Form. Es entsteht eine Welle. Mit einem Wagen, einer selbstgebauten Lautsprecherbox und einer kleinen Nadel wollen wir dieser Welle wieder die ursprünglichen Töne entlocken.

Auf einer großen Wand wollen wir einen Regenbogen erzeugen - mit Hilfe der Sonne und mit Glasperlen statt Regentropfen. Wenn das gelingt, sollen unsere Leute über diesen Regenbogen spazieren - ein ehrgeiziges Vorhaben!

Über einen langen Schlauch sollen zweitausend Liter Wasser von einem Wassertank in einen anderen gelangen und dabei eine Höhe von zehn Metern überwinden. Ob das gelingt?

Mit hohem Wasserdruck und einem scharfen Wasserstrahl rücken wir einem Apfel auf die Pelle. Mal sehen, ob er sich zerschneiden lässt.

Aus kreisförmig angeordneten Spiegeln bauen wir einen Solarkocher. Die Spiegel bündeln die Sonnenstrahlen auf den Boden einer Pfanne. Ob sich darin ein Steak braten lässt?

Ein Team von Radprofis will genügend Strom erzeugen, um ein Karussell in Schwung zu bringen. Ob das mit reiner Muskelkraft gelingt?

Wir wollen ein 100 Kilogramm schweres Gefährt in Gang bringen, mit einem Antrieb aus Ballonluft. Dazu benötigen wir sehr viele Ballons und ein ideales Verhältnis von Antriebsluft und Gewicht.

Ein langes, schweres Stahlrohr soll zum Wippen gebracht werden. Die erlaubten Hilfsmittel sind ein paar Gasbrenner und mehrere Kugeln, die in das Rohr gefüllt werden. Wir erhitzen eine Seite und lassen die andere abkühlen. Wie verhalten sich dabei die Kugeln und kann dieses Verfahren das schwere Stahlrohr in Bewegung setzen?

Viele Menschen wackeln nervös mit dem Knie. Wir wollen die Energie dieser Bewegung nutzen, um 10 000 Leuchtdioden zu betreiben. Ein kleines Plättchen, das wir an den Knien unserer Testpersonen befestigen, soll uns dabei helfen.

Einen Elektromagneten selbst zu bauen, ist kein Problem. Aber kann so ein Magnet auch das Gewicht eines erwachsenen Mannes halten?

Alles ist fein gerichtet, der Tisch ist gedeckt. Und jetzt: ziehen wir mit einem Ruck die Tischdecke weg. Wie verhindern wir einen Scherbenhaufen?

Wir verfolgen den Weg des Lichts vom betrachteten Objekt zur Netzhaut. Dabei wird klar: Vom Augapfel hängt es ab, ob jemand kurz- oder weitsichtig ist.

Ebbe und Flut sind regelmäßig wiederkehrende Wasserbewegungen der Ozeane. Die Ebbe bezeichnet den Zeitraum, in dem das Wasser sinkt, die Flut die Spanne, in der das Wasser steigt. Dies geschieht im Rhythmus von 12 Stunden und 25 Minuten. Dabei senken und heben sich die Ozeane um bis zu 20 Meter. In Deutschland kann man das Phänomen der Gezeiten besonders an den Küsten beobachten: An der Nordsee gibt es innerhalb eines Tages zweimal Hoch- und zweimal Niedrigwasser. Den in Metern gemessenen Unterschied zwischen Hoch- und Niedrigwasser bezeichnet man als Tidenhub.

Der Mond verursacht Ebbe und Flut

Der Mond bestimmt mit seiner anziehenden Wirkung auf die Erde die Gezeiten. Dabei wirkt der Mond wie ein Magnet und zieht das Wasser von der Erde weg. Auf der mondzugewandten Seite der Erde entsteht dadurch ein Flutberg, ebenso wie auf der mondabgewandten Seite. Beide Flutberge sind etwa einen halben Meter hoch. Dazwischen liegen zwei Ebbtäler. Innerhalb eines Tages dreht sich die Erde unter den beiden Flutbergen hindurch.

Anziehungskraft und Fliehkraft bestimmen die Gezeiten

Verantwortlich für die Entstehung von Ebbe und Flut sind zwei Kräfte: die Gravitationskräfte des Mondes und die Fliehkraft. Beide Kräfte wirken im Zusammenspiel mit dem Erde-Mond-System, das um einen gemeinsamen Schwerpunkt im Inneren der Erdkugel rotiert: Auf der mondzugewandten Seite wirkt die Anziehungskraft des Mondes stärker, auf der abgewandten Seite dominiert die Fliehkraft. Dadurch entstehen auf beiden Seiten der Erde Flutberge.

Einfluss der Sonne

Je nach ihrem Stand kann auch die Sonne das Spiel der Gezeiten beeinflussen und die Kraft des Mondes verstärken. Bei Voll- und Neumond wirken Sonne und Mond zusammen: die Folge, es kommt zu starkem Hochwasser, einer so genannten Springtide. Bei Halbmond sind Ebbe und Flut weniger stark ausgeprägt, da die Kräfte von Sonne und Mond in unterschiedliche Richtungen weisen. Dieses Phänomen des „Niedrigwassers“ nennt man Nipptide.

Warum wird es jeden Tag hell und jede Nacht dunkel? Und warum sind die Tage bei uns im Sommer länger als im Winter?

Bei älteren Menschen sind es vor allem hohe Töne, die nicht mehr wahrgenommen werden. Wir schauen nach, was im Ohr passiert.

Betrachtet man den Himmel an einem Sommertag vom Weltall aus, ist er schwarz, das Licht der Sonne gleißend weiß. Von der Erde aus gesehen wirken die Farben anders: Der Himmel ist strahlend blau, die Sonne wirft ein warmes, gelbes Licht.

Blauer Himmel durch farbiges Licht der Sonne

Warum der Himmel von der Erde aus betrachtet blau erscheint, liegt an der Beschaffenheit des Sonnenlichtes. Das Licht der Sonne besteht aus einzelnen Lichtstrahlen, die sich wellenartig fortbewegen. Sieht man alle Lichtstrahlen auf einmal, erscheint das Licht weiß. Wird das Licht jedoch abgelenkt, beispielsweise durch ein Prisma, dann werden einzelne Spektralfarben sichtbar wie Rot, Orange, Gelb, Grün, Violett oder Blau. Die Lichtstrahlen der Sonne bestehen somit aus bunten Farben.

Das Rayleigh-Phänomen erklärt den blauen Himmel

Auf ihrem Weg zur Erde durchdringen die Sonnenstrahlen die Erdatmosphäre. Diese besteht aus unsichtbaren Gasmolekülen, vor allem aus Stickstoff- und Sauerstoff. Treffen die Lichtstrahlen der Sonne auf diese kleinen Teilchen, werden sie abgelenkt, beziehungsweise gestreut. Da jede Farbe eine andere Wellenlänge hat, ist die Streuung unterschiedlich. Wenn die Sonne hoch am Himmel steht, so ist der Weg, den das Licht durch die Atmosphäre zurücklegen muss, relativ kurz. Es wird vor allem blaues Licht gestreut - der Himmel wirkt blau. Dieses Phänomen wird auch Rayleigh-Streuung genannt. Der Engländer John William Strutt, 3. Baron Rayleigh, entdeckte das physikalische Prinzip, das den blauen Himmel verursacht, im 19. Jahrhundert.

Rotes Sonnenlicht verursacht Farbe beim Sonnenuntergang

Zu Sonnenaufgang oder Sonnenuntergang zeigt der Himmel andere Farben als das Blau am Tage. Variationen von Rottönen lösen das Blau ab und auch die tagsüber gelblich wirkende Sonne erscheint rot. Das liegt daran, dass die Sonnenstrahlen morgens oder abends einen längeren Weg durch die Atmosphäre haben, weil die Sonne tiefer steht: Es wird vor allem rotes Licht gestreut. Denn: Die Moleküle fangen nach einer kurzen Strecke das kurzwellige blaue Licht ab; auf der Erde kommen nur noch die langwelligen roten Strahlen an. Dies wird als Sonnenaufgang oder Sonnenuntergang sichtbar.

Experiment mit Taschenlampe – Sonne und blauer Himmel

Schüttet man Milch in ein großes durchsichtiges Glas mit Wasser, so kann man die Lichtstreuung des Himmels nachahmen. Die Fettmoleküle der Milch, in der Rolle der Moleküle in der Atmosphäre, streuen das Licht der Taschenlampe. Das Licht erscheint blau, die Lichtquelle erzeugt einen gelblichen Schein wie die Sonne.

Ein Bumerang fliegt von selbst wieder zurück – meistens jedenfalls. Wie müssen wir ihn werfen und wie muss er beschaffen sein, damit das klappt? Wir lassen ein extragroßes Exemplar anfertigen, um das Geheimnis des Bumerangs zu lüften.

Wie kommt es, dass wir den Mond nicht immer gleich wahrnehmen, dass er sich zum Beispiel manchmal als Neumond, manchmal als Vollmond zeigt? Was haben Sonne und Erde damit zu tun? Das Video erklärt die Zusammenhänge.

Die Stimmen von kleinen Jungen und erwachsenen Männer klingen sehr verschieden. Das liegt am Stimmbruch, der in der Pubertät stattfindet. Danach klingt die männliche Stimme dann viel tiefer. Aber was genau passiert eigentlich in dieser Phase und was "bricht" beim Stimmbruch?

Saugnäpfe kennt jeder - z.B. von der Fußmatte in der Dusche. Ganz klar eine menschliche Erfindung, ein technisches Patent. Oder vielleicht doch nicht?

Was hat das Nördlinger Ries mit der Mondmission zu tun?

An der Grenze zwischen Baden-Württemberg und Bayern liegt das Nördlinger Ries. Die kreisrunde Region mit einem Durchmesser von etwa 25 Kilometern entstand vor 15 Millionen Jahren. War es ein Vulkanausbruch? Über lange Zeit rätselten Wissenschaftler über die Entstehung dieses imposanten Kraters. 1970 bekam das Ries hohen Besuch aus Amerika: Astronauten der Mondmission „Apollo 14“ nahmen die Region genauer unter die Lupe. Aber warum?

Parabolantennen empfangen Radiowellen aus den Tiefen des Alls. Um herauszufinden, wie das funktioniert, lassen wir Bälle in einen Parabolspiegel fallen.

Treibhausgase in der Atmosphäre nehmen zu, die Erde wärmt sich immer mehr auf. Woher kommt das?

Ein Jetstream ist ein sehr schneller, bandförmiger Westwindstrom, der Windgeschwindigkeiten von bis zu 500 Kilometern pro Stunde erreichen kann. Sowohl auf der Nord- als auch auf der Südhalbkugel gibt es Westwindströme, insgesamt zwei Jetstreams auf jeder Halbkugel. Die Westwindströmungen auf der Nordhalbkugel beeinflussen maßgeblich unser europäisches Wetter. Flugzeuge aus den USA mit dem Ziel Europa nutzen den starken Rückenwind von West nach Ost regelrecht als „Autobahn“. So können die Fluglinien Zeit und Benzin sparen. Doch wie kommt es zu dem Phänomen des „Jetstreams“, auch als „Strahlstrom“ be-kannt?

Der Jetstream, starke Winde in großer Höhe

Starke Westwindströmungen treten in großen Höhen von 10 Kilometern in der Troposphäre auf. Sie entstehen dort, wo kalte und warme Luftzellen aufeinander treffen. Der Westwind-strom an der Berührungsstelle von Polar- und Ferrelzelle heißt Polarfrontjetstream, die starken Winde zwischen Ferrel- und Hadleyzelle nennt man Suptropenjetstream. Unser Wetter in Europa wird am stärksten vom Polarfrontjetstream beeinflusst. Dieser Strahlstrom verläuft zwischen dem 40° und 60° Breitengrad und zählt zur Gruppe der „geostrophischen Winde“. Der Polarfrontjetstream bildet sich infolge globaler Ausgleichsbewegungen zwischen Hoch- und Tiefdruckgebieten. Dabei fließt warme Luft vom Äquator Richtung Nordpol, die durch die Erdrotation nach Osten abgelenkt wird.

Beeinflusst die Windrichtung: die Corioliskraft

Für die Ablenkung der Winde durch die Erdrotation ist die Corioliskraft verantwortlich. Sie ist nach dem französischen Wissenschaftler Gaspard Gustave de Coriolis benannt, der dieses Phänomen im Jahr 1835 als erster mathematisch untersuchte. Am Äquator dreht sich die Erde mit 1670 Kilometern pro Stunde nach Osten, in Richtung der Pole nimmt die Geschwindigkeit ab. Die Luftmassen, die so vom Äquator zum Nordpol strömen, nehmen den Schwung nach Osten mit und bewegen sich somit schneller als die Erdoberfläche weiter nordwärts. Daher führt die Corioliskraft auf der Nordhalbkugel zu einer Rechtsablenkung der Luftmassen; auf der Südhalbkugel zu einer Linksablenkung. Außerdem gilt: Je näher die Winde an die Pole herankommen, desto stärker ist die Ablenkung. Die Corioliskraft ist somit dafür verantwortlich, dass der Polarfrontjetstream Richtung Osten bläst.

Verantwortlich für unser Klima in Europa: die Rossby-Wellen des Jetstreams

In Deutschland kommt der Wind oft aus westlicher Richtung, vom Atlantik her. Er bringt feuchte Luft und sorgt für ein gemäßigtes Klima. Auch das verdanken wir einer Besonderheit des Strahlstroms: Der Jetstream ist kein gleichmäßiges Windband, er mäandert. Dabei entstehen großräumige Wellen in der Atmosphäre - sogenannte Rossby-Wellen -, in denen die Jetstreams sich um die Erde herum bewegen. Je nachdem wie die Wellen verlaufen, bilden sich Hoch- oder Tiefdruckgebiete. Sie wandern mit dem Strahlstrom von Westen nach Osten und beeinflussen unser Wetter in Europa.

Die Barockzeit war Blütezeit der schönen Künste. Auch in der bildenden Kunst entwickelte man neue Stilrichtungen, die viele Menschen auch heute noch faszinieren. So zum Beispiel die „Trompe-l’Oeil-Malerei“. Aber was bedeutet dieser Begriff überhaupt und welche verblüffenden Tricks kommen dabei zum Einsatz?

Können wir Töne unter Wasser hören? Pflanzt sich der Schall dort genauso fort wie in der Luft? Ein Versuch auf dem Meer soll Klarheit bringen. Wir lassen einen Lautsprecher ins Wasser, der einen Ton sendet und ein Mikrofon, das diesen Ton empfangen soll. Der Abstand zwischen beiden beträgt mehr als einen Kilometer. Mal hören, was passiert!

In der Strömung von Bächen und Flüssen steckt viel Energie - die ein Flusskraftwerk anzapft. Haushohe Turbinen liefern Strom für hunderttausende Haushalte.

Wir wollen wissen, was die Luft aus einem Klassenzimmer wiegt. Wir sammeln die Luft in Plastiktüten ein und versuchen sie zu wiegen. Doch das geht schief. Vielleicht klappt es, wenn wir die Luft komprimieren?

Wasserdruck hat enorme Kräfte. Wir testen die Kraft des Wassers mit einem Motorrad, das dem Druck von 10 000 Meter Tiefe ausgesetzt wird.

Die Sonne verwöhnt die Erde mit Licht und Wärme, schickt uns mehr Energie, als wir überhaupt benötigen. Jetzt muss man die Sonnenwärme nur noch einfangen und daraus Strom erzeugen.

Schall braucht ein Medium, um sich auszubreiten. Üblicherweise ist das Luft - aber wie genau funktioniert das eigentlich? Und was passiert im Vakuum? Das erklären die Wissenschafts-Comedians.

Kann eine Drehung allein durch Gewichtsverlagerung beeinflusst werden? Wir schicken vier Artisten in die Arena. Wird sich die Drehung eines großen Rads beschleunigen, wenn die Artisten von außen ins Innere des Rades klettern?

Wie entstand der Kaiserstuhl?

Der Kaiserstuhl in der Oberrheinebene im Südwesten Baden-Württembergs ist ein kleines Mittelgebirge Aber wie entstand der Kaiserstuhl eigentlich? Eine Zeitreise mehr als 40 Millionen Jahre zurück zeigt die Entwicklung dieser Region, die eine bewegte geologische Geschichte hat.

Wie entsteht ein Edelstein?

Edelsteine sind kostbar und faszinierend. Doch wie entstehen sie? Am Beispiel eines „Amethysten“ zeigt der Film, welche chemischen Prozesse über einen Zeitraum von zehntausenden von Jahren dazu geführt haben, dass sich dieser begehrte, violett glänzende, Stein gebildet hat.

Wenn ein Blitz am Himmel zu sehen ist, sind meist auch Donner und Regen nicht weit - ein Gewitter ist im Anzug. Wie kommt es zu Blitz und Donner? Warum regnet es? Eine Animation zeigt die physikalischen Zusammenhänge.

Tropische Wirbelstürme entstehen über den Ozeanen durch die Verdunstung von warmem Meereswasser mithilfe der Corioliskraft. Sie erreichen Windgeschwindigkeiten von bis zu 250 Kilometer pro Stunde und verursachen nicht selten Überschwemmungen und Sturmfluten.

Tropische Wirbelstürme bilden sich über den Ozeanen

Ob Hurrikan, Taifun oder Zyklon – eines haben tropische Wirbelstürme trotz ihrer unterschiedlichen Bezeichnung in den verschiedenen Erdteilen gemeinsam: Die Stürme entstehen im Bereich der Tropen über den Ozeanen. Dabei verdunstet Meerwasser, so dass feuchtwarme Luft schnell nach oben steigen kann. Heftige Wirbelstürme können Schäden in Millionenhöhe verursachen und fordern mit ihrer gewaltigen Zerstörungskraft nicht selten viele Todesopfer, vor allem in den tropischen Küstenregionen.

Tropische Wirbelstürme sind abhängig von Wassertemperatur und Corioliskraft

Tropische Wirbelstürme können nur unter ganz bestimmten Bedingungen entstehen. Dazu muss die Temperatur der Meeresoberfläche mindestens 27 Grad Celsius betragen und die Corioliskraft mitwirken. Die Corioliskraft wird durch die Drehung der Erde erzeugt und lenkt die Luftmassen ab: auf der Nordhalbkugel nach rechts, also nach Osten, auf der Südhalbkugel nach links, also nach Westen. Treffen diese Faktoren - warmes Meerwasser und Corioliskraft - zusammen, kann daraus bei bestimmten Bedingungen ein Wirbelsturm entstehen. Das funktioniert aber nur innerhalb der tropischen Zone auf beiden Erdhalbkugeln - zwischen dem 5. und dem 20. Breitengrad. Am Äquator selbst sind die Ozeane zwar warm genug, aber die Corioliskraft fehlt. An den Polen ist es umgekehrt: Hier ist die Corioliskraft stark, jedoch das Meerwasser zu kalt.

Wirbelstürme entstehen durch Verdunstungen an der Meeresoberfläche

Ein tropischer Wirbelsturm entsteht immer gleich: Zunächst verdunstet Wasser an der Meeresoberfläche, die feuchtwarme Luft steigt auf und kondensiert in der Höhe. Durch die Kondensation entstehen Cumulus-Wolken, die mit ihrer Verdunstungswärme Energie für den Sturm liefern. Die Folge: Die Windgeschwindigkeit nimmt zu, es entstehen Gewitterwolken, die ringförmig angeordnet sind und durch die Corioliskraft zu rotieren beginnen. Diese spiralförmige Form eines Wirbelsturms bezeichnet man auch als Augenwall (eyewall) – hier treten die höchsten Windgeschwindigkeiten und die stärksten Niederschläge auf. Die sich drehenden Luftmassen können bis zu 250 Kilometer pro Stunde erreichen. Im Zentrum des Sturms, im sogenannten Auge (eye), ist es dagegen nahezu windstill. Hier herrscht ein Unterdruck, durch den feuchtwarme Meeresluft nachgesaugt wird. Diese steigt spiralförmig in den Eyewall und liefert weitere Energie für Wirbelsturm.

Folgen tropischer Wirbelstürme

Tropische Wirbelstürme entfalten bei zunehmender Stärke zerstörerische Kräfte. Auf See sorgen sie für hohen Seegang und gefährden die Schifffahrt. An Land zerstören Hurrikane, Taifune und Co. mit ihren enormen Windgeschwindigkeiten Gebäude, Straßen, Häfen. Hinzu kommen oft Schäden durch Starkregen, Überschwemmungen und Sturmfluten an den Küsten. Zum Glück besteht heutzutage mithilfe von Wettersatelliten und modernster Technik die Möglichkeit, tropische Wirbelstürme und ihren Zugweg genau zu bestimmen und die Bevölkerung rechtzeitig zu warnen.

Zum Verbrennen ist Erdöl eigentlich viel zu schade. Die Vorräte sind begrenzt und entstehen über lange Zeiträume - unser heutiges Erdöl stammt noch aus Zeiten der Dinosaurier.

Wie entstehen Regen und Hagel und welche verschiedenen Arten von Regen gibt es bei uns in Mitteleuropa?

Mit Hilfe eines mit Luft gefüllten Ballons kann man nachvollziehen, wie Wind entsteht. Öffnet man den Verschluss des Ballons, strömt die Luft nach außen und kann ein Windrad in Bewegung setzen. Aber was geschieht da genau?

Welchen Gesetzen folgen fallende Kugeln? Unser Team beobachtet das Verhalten verschiedener Kugeln und beschließt, mit den gewonnenen Erkenntnissen einen Großversuch zu starten.

Erdöl - ein wichtiger Rohstoff und Energieträger. Immer neue Bohrungen sind nötig, damit der Nachschub nicht abreißt. Aber zuerst muss ein Ölkonzern wissen, wo es sich zu bohren lohnt.

Schmetterlinge flattern meist so schnell und hektisch über die Wiesen, dass man gar nicht erkennt, wie sie ihre Flügel bewegen. Unsere Zeitlupenkamera macht den Flug verschiedener Schmetterlingsarten sichtbar.

Wir planen einen ganz großen Wurf. Von einem fahrenden Lastwagen aus, schleudern wir mit einer Wurfmaschine einen Ball senkrecht und sehr hoch in die Luft. Wird der Ball wieder auf den fahrenden Lastwagen zurückfallen?

Zwei Parabolspiegel stehen sich gegenüber. Die Verbindung zwischen den Spiegeln folgt festen Gesetzen. Wie funktioniert die Übertragung von Licht- und Schallwellen?

Strom durch erneuerbare Energien

In einem Biomasseheizkraftwerk werden organische Stoffe pflanzlicher und tierischer Herkunft verbrannt und in Strom und Wärme umgewandelt. Zur Biomasse zählen beispielsweise Pflanzen, Grün- und Tierabfälle und Resthölzer aller Art wie Möbelreste und Altholz. Da Biomasse ein erneuerbarer, nachwachsender Rohstoff ist und damit zu den regenerativen Energien zählt, hat ein Biomasseheizkraftwerk eine sehr gute Ökobilanz.

Stromgewinnung durch Verbrennung

Am Beispiel des Biomasseheizkraftwerks in Mannheim zeigt der Film, wie ein Heizkraftwerk mit Biomasse elektrischen Strom erzeugen kann. Zunächst befreien Mitarbeiter das Altholz von Verunreinigungen. Danach kommt die Biomasse in den Brennraum des Heizkraftwerkes, wo das zerkleinerte Altholz bei 850 Grad Celsius verbrannt wird. Oben in der Brennkammer verlaufen Wasserrohre. Durch die Hitze erwärmt sich das Wasser in den Rohren, dabei entsteht Wasserdampf. Der heiße Dampf treibt eine Turbine an, die wiederum einen Generator in Gang setzt. Der Generator erzeugt Strom, der vom Biomasseheizkraftwerk ins Stromnetz eingespeist wird.

Gute Ökobilanz durch geringe CO2-Emissionen

Das Biomasseheizkraftwerk Mannheim versorgt mit dem gewonnenen Strom über 4.500 Haushalte. Im Vergleich zu anderen Kraftwerken sind Biomasseheizkraftwerke relativ teuer, dafür aber ökologisch. Bei der Strom-Produktion mit Biomasse entstehen nur geringe Treibhauseffekte (CO2-Emissionen), die kaum die Umwelt belasten. Abfallprodukte wie Asche, die bei der Verbrennung entstehen, können noch anderweitig verwendet werden, beispielsweise beim Straßenbau. Ein Nachteil eines solchen Biomasseheizkraftwerkes ist, dass man für eine solche Anlage viel Platz benötigt. Da bei der Verbrennung der Biomasse unangenehme Gerüche entstehen, sollte die Anlage außerhalb von Ballungsgebieten und Wohnvierteln liegen. Die Erzeugung von Strom aus Biomasse wird in Deutschland durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) staatlich gefördert, dessen Ziel mehr Klima- und Umweltschutz ist.

Computertomographen ermöglichen Ärzten dreidimensionale Blicke ins Innere des Körpers. Dahinter stecken ausgeklügelte Röntgentechnik und clevere Computerprogramme.

Zur Standard-Ausrüstung jedes Schiffes gehört ein Echolot. Wozu dient das Gerät und was „macht“ es genau?

Die Wärme aus der Erde könnte eine Alternative zu fossilen Rohstoffen sein, denn diese werden knapper und teurer und verschärfen durch die Abgase den Treibhauseffekt. Geothermiekraftwerke nutzen heißes Wasser aus tief gelegenen Gesteinsschichten und erzeugen damit elektrischen Strom. Sie arbeiten nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung, d.h. sie produzieren Strom und heizen auch per Fernwärme. Wie das genau geht, zeigt der Film mithilfe einer Animation.

Sprengstoff und Waffen gehören nicht ins Reisegepäck - und der Gepäckscanner ertappt jeden, der es trotzdem versucht. Taschen und Koffer werden dank Röntgenstrahlen zur gläsernen Box.

Im Atomkraftwerk wird Strom durch Kernspaltung erzeugt. Durch die Spaltung des Urans wird Wasser aufgeheizt und Wasserdampf gewonnen. Der Wasserdampf treibt wiederum eine Turbine an, die an einen Generator gekoppelt ist; dieser Generator erzeugt den Strom im Kernkraftwerk.

Ein Atomkraftwerk erzeugt Strom mit radioaktivem Uran

Der Rohstoff für die Kernspaltung ist Uran, ein radioaktives Schwermetall. Uran wird aus Uranerz gewonnen und in Brennstofftabletten gepresst. Diese Tabletten, auch Pellets genannt, enthalten rund fünf Prozent Uran 235. Zwei der Pellets reichen aus, damit ein 4-Personen-Haushalt ein Jahr lang mit Strom versorgt werden kann. Die Brennstofftabletten im Kernkraftwerk werden in Metallrohre, in sogenannte Brennstäbe, eingeschlossen und kommen als solche in ein dickwandiges Reaktordruckgefäß, wo die Brennstäbe von Wasser umspült werden. Der Kernbrennstoff ist damit einsatzbereit.

Im Reaktor: Kernspaltung durch Neutronen

Jedes Atomkraftwerk besitzt einen nuklearen und einen konventionellen Teil zur Stromerzeugung. Im ersten Teil, im Reaktor, wird Wärme erzeugt und Wasser durch Kernspaltung erhitzt. Es entsteht Wasserdampf. Doch wie läuft die Kernspaltung ab? Der Urankern besteht aus Neutronen und Protonen. Trifft ein zusätzliches Neutron auf diesen Atomkern, wird dieser instabil und spaltet sich auf. Bei dem Spaltungsprozess entstehen Wärme und zusätzlich zwei bis drei weitere Neutronen: Diese lösen, verlangsamt durch Wasser, weitere Spaltungen aus: Es kommt zu einer Kettenreaktion, die von dem Reaktorfahrer, also der Zentrale des Kernkraftwerks, exakt gesteuert und kontrolliert werden kann. Das geschieht, indem die Steuerstäbe mehr oder weniger in den Reaktor eingefahren werden.

Kernkraftwerk: Stromgewinnung durch Wasserdampf und Wärme

In einem Druckwasserreaktor, wie hier im Film dargestellt, gelangt das erhitzte Wasser vom Reaktor zu einem Dampferzeuger, wo die Wärme in einen Sekundärkreislauf abgegeben wird. Dieser ist von dem nuklearen Kreislauf abgekoppelt, damit das Wasser im zweiten Kreislauf nicht radioaktiv belastet wird. In diesem Sekundärkreislauf verdampft das Wasser; der Wasserdampf wird an eine Turbine weitergeleitet, die wiederum an einen Generator gekoppelt ist. Im Generator wird schließlich Strom erzeugt, der in die Hochspannungsnetze zur Stromversorgung eingespeist wird. Es gibt aber auch noch einen anderen Kernkraftwerkstyp, den Siedewasserreaktor. Der Unterschied zum Druckwasserreaktor ist, dass der Wasserdampf im Siedewasserreaktor noch radioaktive Stoffe enthält, da dort nur ein Kreislauf für die Wärmeübertragung zuständig ist.

Immer mehr Autos haben Navigationsgeräte, die dem Fahrer helfen, sich zu recht zu finden. Aber wie kann das Navi wissen, wo sich ein Fahrzeug befindet? Worauf stützen sich die „Anweisungen“, die es gibt?

Das Kraftwerk: Energiespeicher für Sonne und Wind

Erneuerbare Energien sind für die Stromgewinnung und den Klimaschutz nicht mehr wegzudenken. Doch Sonne und Wind sind nicht immer verlässlich zur Stelle, um Energie zu liefern. Dann kann ein Pumpspeicherkraftwerk genutzt werden. Das Prinzip eines Pumpspeicherkraftwerks ist simpel, aber überzeugend. Mit überschüssiger Sonnen- und Windenergie wird Wasser von einem tiefergelegenen in ein höhergelegenes Speicherbecken gepumpt und dort „geparkt“. Strom wird auf diese Weise in potentielle Energie (Lageenergie) umgewandelt. Der umgekehrte Fall tritt ein, wenn das Wasser aus dem Oberbecken wieder ins Unterbecken abgelassen wird und dabei Strom erzeugt wird. In diesem Fall wird potentielle Energie (Lageenergie) in elektrische Energie (Strom) umgewandelt.

Wasser: Motor des Pumpspeichers

Wie ein solcher Energiespeicher für Sonnen- und Windenergie aufgebaut ist, zeigt exemplarisch das Wasserkraftwerk Wehr der Schluchseewerk AG im Schwarzwald. Ein Pumpwasserkraftwerk benötigt vor allem eines: Wasser. Denn ein Pumpspeicher arbeitet hauptsächlich mit der Energie des Wassers. Dazu braucht es ein mit Wasser gefülltes Oberbecken, das über einen abwärtsführenden Druckschacht mit der Kaverne, einem unterirdischen Hohlraum im Berg, verbunden ist. Dort befindet sich in der Maschinenkaverne das Herzstück des Pumpspeichers: riesige Turbinen, Pumpen und Generatoren. Von der Kaverne aus führt ein Unterwasserstollen weiter abwärts ins Unterbecken.

Stabile Stromversorgung durch Pumpspeicherkraftwerke

Soll Energie erzeugt werden, öffnet man die Schleusen im Oberbecken des Pumpspeicherkraftwerks. Das Wasser fließt durch den Druckschacht nach unten in die Turbinen der Kaverne. Dort treibt das Wasser das Turbinenlaufwerk und damit den Generator an, der den Strom erzeugt. Das Wasser fließt danach ins Unterbecken ab. Tritt der umgekehrte Fall ein, - dass überflüssige Sonnen- und Windenergie gespei-chert werden soll -, dann wird das Wasser aus dem Unterbecken wieder mit der Pumpe ins Oberbecken befördert. Hier kann das Wasser für seinen nächsten Einsatz stunden- oder tagelang lagern. Kontrolliert werden die Abläufe im Pumpenspeicherkraftwerk durch die Leitwarte der Schluchseewerk AG. Die Mitarbeiter reagieren ständig auf die Energiezufuhr aus den Solar- und Windkraftanlagen und sorgen so dafür, dass die Stromversorgung im Netz stabil bleibt.

Ein Sonnenkollektor wandelt Sonnenstrahlung in Wärmeenergie um. Sonnenkollektoren sind oft auf den Dächern von Privathaushalten installiert. Mit ihrer Hilfe kann man Wasser er-wärmen oder Heizenergie gewinnen. Solarenergie zählt zu den erneuerbaren Energien und leistet damit einen wichtigen Beitrag für Ökologie und Umwelt.

Sammelt Sonnenlicht – der Sonnenkollektor

Doch wie funktioniert ein Sonnenkollektor? Treffen Lichtstrahlen auf einen Körper, dringen sie in diesen entweder ein oder werden reflektiert. Dabei gilt Folgendes: Ein heller Körper reflektiert viel und schluckt wenig Sonnenlicht; ein dunkler Körper reflektiert wenig, absor-biert aber mehr Sonnenstrahlen. Dieses Prinzip macht sich der Sonnenkollektor bei der Wärmegewinnung zu Nutze.

Wärmeenergie durch Absorber

Für die private Energiegewinnung werden vor allem Flachkollektoren verwendet. Diese Son-nenkollektoren bestehen aus zwei Schichten: Eine Glasscheibe oben und unten ein Absorber mit einer schwarzen Metallschicht. Darunter fließt Wasser als Wärmeträger. Treffen die Sonnenstrahlen durch die Glasscheibe auf die untere schwarze Schicht, wird beinahe der gesamte Spektralbereich des Lichtes geschluckt. Dabei erwärmen sich der Absorber und das darunter fließende Wasser. Der Absorber ist der wichtigste Bestandteil des Sonnenkollektors.

Heißes Wasser und Wärme dank Sonnenenergie

Das hört sich einfach an, hat jedoch einen Haken. Das schwarze Material schluckt viel Strah-lung, strahlt dabei aber auch wieder viel Wärme ab. Um diesen Energieverlust zu reduzieren, besitzt der Solarabsorber eine raffinierte Deckschicht aus besonderem Material. Damit ist der Sonnenkollektor allseitig wärmegedämmt und strahlt nur noch 5 Prozent der Energie wieder ab. Das Ergebnis: Das darunter fließende Wasser erreicht eine Temperatur von 60 bis 80 Grad! In gut gedämmten Leitungen fließt das warme Wasser in einen mit Schaumstoff isolierten Wassertank. Bei Bedarf kann das Brauchwasser aus diesem Wärmespeicher - zumindest in den Sommermonaten – jederzeit für eine warme Dusche genutzt werden.

Der Umwelt zuliebe: Solarthermie

Das Prinzip der Solarthermie ist bereits seit der Antike bekannt. Schon der Grieche Archime-des von Syrakus erkannte die Bedeutung von Brenn- und Hohlspiegeln. Der Legende nach soll er mit einem Solar-Spiegel die Flottenverbände der Römer in Brand gesetzt haben – oder zumindest die olympische Fackel. Erst im 18. Jahrhundert erfand der Schweizer Horace-Bénédict de Saussure den Vorläufer heutiger Solarkollektoren. Doch erst mit der Ölkrise in den 70er Jahren des letzten Jahrhunderts begannen Politiker die Solarenergie als ernstzu-nehmende Alternative für herkömmliche Energien zu fördern.

Die Geburtsstunde der modernen Astronomie schlägt im 17. Jahrhundert mit der Erfindung des Teleskops: Ein gebogener Spiegel holt ferne Sterne ganz nah heran.

Wie auf der Straße, so muss auch auf dem Meer der Verkehr geregelt werden, damit es keine Unfälle gibt. Dazu wird Radar eingesetzt. Aber wie sieht so ein Radargerät aus und was „macht“ es genau?

In unserer immer mobiler werdenden Gesellschaft ist Erdöl ein wertvoller Rohstoff, denn aus Erdöl können wir Kraftstoffe für Autos gewinnen. Aber wie lassen sich Benzin und Diesel aus Rohöl - einem Stoffgemisch aus über 500 Komponenten - überhaupt isolieren?

Vor 200 Jahren war der Rhein ein wilder, reißender Fluss. Ihn zu zähmen, war Anfang des 19. Jahrhunderts die große Vision des Karlsruher Ingenieurs Johann Gottfried Tulla. Aber wie konnte ein Mammutprojekt wie die „Rheinbegradigung“ damals überhaupt gelingen?

Eine Schatzkiste liegt am Grund eines Schwimmbeckens. Unsere Leute wollen sie bergen. Als Hilfsmittel haben sie nur ein mit Luft gefülltes Kissen zur Verfügung. Kann die Auftriebskraft ihnen vielleicht helfen?

Grillen und Heuschrecken zirpen. Sie verständigen sich also mit Schall, dabei haben sie gar keine Ohren am Kopf. Was ist ihr Geheimnis?

Wir wollen wissen: Verändern sich Töne, wenn sie beschleunigt werden – wenn die Tonquelle also zum Beispiel in einem Flugzeug mitfliegt? Oder ist das eine Frage des Standorts? Unser Team gibt alles, um diese bewegende Frage zu beantworten.

Die Erde besteht aus verschiedenen Schichten: aus Erdkruste, Erdmantel, äußerem und innerem Erdkern. Wie dick diese Erdschichten sind, woraus sie bestehen und welche Temperaturen in diesen Schichten herrschen, zeigt eine Animation.

Elektrostatische Ladung und Toner sind entscheidend, damit ein Kopierer kopieren kann. Ob wir elektrostatische Ladung selbst erzeugen und damit ein Poster drucken können?

Sie sind wahre Haftkünstler und gehen glatte Wände hoch - Geckos. Ihr Geheimnis liegt in den Zehen und ist nur mit dem Mikroskop sichtbar.

Der Rhein entspringt bekanntlich in den Alpen, fließt in den Bodensee, durch diesen hindurch und auf der anderen Seite, bei Stein am Rhein, wieder heraus. Aber wie lange braucht das Rheinwasser von der Quelle bis zur vollbrachten Seedurchquerung?

Ein Versuch mit einer Plastikente: Sie wird an der Rheinquelle in den Alpen zu Wasser gelas-sen und auf die Reise geschickt. Verfolgt man die Ente, so müsste man die Zeit stoppen kön-nen, die das Rheinwasser braucht: von der Quelle bis zur Mündung in den Bodensee und durch diesen hindurch bis nach Stein am Rhein, wo der Rhein seinen Weg in Richtung Nor-den fortsetzt. Dafür müsste die Plastikente allerdings einmal durch den ganzen Bodensee schwimmen. Doch wird sie überhaupt in Stein am Rhein ankommen?

Rheinbrech: Treffpunkt von Alpenrhein und Bodensee

Die Quelle des Rheins liegt in den Alpen, im Gotthard-Massiv. Dort entspringen Vorder- und Hinterrhein. Der auf zweieinhalbtausend Meter liegende Toma-See gilt offiziell als Rhein-quelle. Das Wasser fließt viele Kilometer durch die Schweiz, bevor es als Alpenrhein bei Hard in den Bodensee fließt. Diese Stelle, an der Alpenrhein und Bodensee aufeinandertreffen, heißt Rheinbrech.

Das Wasser des Bodensees ist wärmer als das Rheinwasser

Doch zurück zum Versuch: Am Rheinbrech strauchelt die Plastikente schon, kurz bevor sie überhaupt den Bodensee erreicht hat. Da es nicht weiter geht, wird die Ente aus dem Was-ser genommen und erst hinter dem See wieder in den Rhein hineingesetzt. Doch welchen Rückschluss lässt das Enten-Experiment auf den Weg des Rheinwassers im Bodensee zu? Strömungsforscher Ulrich Lang erklärt, was dort passiert: Das grautrübe Wasser des Alpen-rheins mischt sich nicht sofort mit dem bläulichen Wasser des Bodensees; es setzt sich ab - deutlich sichtbar anhand einer farblichen Trennlinie. Der Grund dafür ist die unterschiedliche Temperatur. Das Wasser des Alpenrheins ist kälter als das des Bodensees. Außerdem enthält das bräunliche Flusswasser gelöste Schwebeteilchen. Beide zusammen, die niedrige Temperatur und die Sedimentfracht, machen das Wasser des Alpenrheins schwerer als das Oberflächenwasser des Sees.

Das Rheinwasser fließt nicht durch den Bodensee hindurch

Die Ente kommt genauso wenig voran wie das Rheinwasser. Der Grund: Das kalte Alpen-rheinwasser füllt den Bodensee nur, die Wassermassen wabern im See und fließen nicht durch diesen hindurch. Daher gibt es praktisch kaum Strömung, erklärt Strömungsforscher Lang. Wie schnell sich das Rheinwasser nach dem Rheinbrech im See weiter bewegt, hängt daher von anderen Faktoren ab: Zum Beispiel vom Wind. Im besten Fall würde die Plastiken-te bei starken Herbstwinden in Richtung Westen rund 21 Tage für die Überquerung des Bo-densees benötigen. Im schlechtesten Fall – wenn der Wind abflaut – könnte sie jahrelang auf dem Bodensee herumirren. Ob die Ente dann jemals die Ausmündung bei Stein am Rhein erreichen würde, bleibt offen. Mit der Plastikente ist die Frage, wie lange der Alpenrhein durch den Bodensee fließt, jedenfalls nicht zu lösen.

Wir lassen eine Plastikente den Rhein hinunterschwimmen, um herauszufinden, wie lange das Wasser von der Quelle bis zur Mündung braucht. Eine spannende Reise, denn die Ente muss große Herausforderungen meistern: Das Gefälle des Rheins, die Gestalt des Flussbettes und der Wasserstand sind ganz unterschiedlich - je nachdem., auf welchem Flussabschnitt die Ente unterwegs ist.

Einen Lichtstrahl wollen wir durch ein Gebäude über mehrere Stockwerke lenken, 350 Meter weit! Die einzigen Hilfsmittel: Laserlicht und Spiegel. Ob das gelingt?

Welche Möglichkeiten gibt es eigentlich, die Strömungsgeschwindigkeit in einem Fluss zu messen? Unser Team testet verschiedene Methoden und erläutert, wann welche Methode am besten eingesetzt wird.

Flaggenschwenker reihen sich auf einer langen Straße auf. Ein Signal ertönt. Jeder hebt seine Flagge genau dann, wenn er dieses Signal hört. Ob sich der Weg des Schalls so verfolgen und die Schallgeschwindigkeit messen lässt?

Ein Riesenpendel schwingt durch eine Sporthalle. Eine Bahngeschwindigkeit von 100 Kilometer pro Stunde ist unser Ziel.

Katzen sehen im Dunkeln sehr viel besser als Menschen. Das liegt an einer reflektierenden Schicht im Katzenauge, dem sogenannten „Tapetum Lucidum“. Diese Schicht wirkt wie ein Lichtverstärker und ist der Grund, warum dafür, dass Katzenaugen im Dunkeln aufleuchten.

In der Dämmerung sehen Katzen mehr als Menschen

Menschen sehen in der Nacht viel weniger als Katzen. Sie sind auf elektrisches Licht oder Reflektoren an Leitpfosten entlang der Straßen angewiesen. Diese „Katzenaugen“ tragen ihren Namen nicht umsonst: Denn die Augen der Katzen können – im Gegensatz zu den menschlichen Augen – Licht reflektieren und deshalb in der Dunkelheit viel besser sehen. Hinzu kommt, dass Katzen ein größeres Gesichtsfeld als Menschen haben. Die nachtaktiven Tiere nehmen an der Peripherie ihres Gesichtsfeldes mehr wahr, als Menschen dies tun.

Die Rezeptoren: Zapfen und Stäbchen

Was passiert, wenn Licht ins Auge fällt? Sowohl bei der Katze als auch beim Menschen trifft das Licht auf die Netzhaut. Diese besteht wiederum aus Millionen winziger Rezeptoren. Es gibt zwei Arten von Rezeptoren: Die Zapfen sind für die Farben zuständig, die lichtempfindli-cheren Stäbchen für die Hell-Dunkel-Wahrnehmung. Wichtige Unterschiede zwischen Katze und Mensch dabei sind: Katzen haben eine deutlich höhere Anzahl von lichtempfindlichen Stäbchen und eine andere Farbwahrnehmung als wir. Bisher gehen Wissenschaftler davon aus, dass Katzen die Welt eher blau-violett und grün-gelb sehen.

Das „Tapetum Lucidum“

Der entscheidende Unterschied aber, warum Katzen in der Dämmerung besser sehen als Menschen, ist eine reflektierende Schicht hinter der Netzhaut. Diese Schicht, Fachleute nen-nen sie „Tapetum Lucidum“, wirkt wie ein Lichtverstärker. Fällt das Licht ins Katzenauge, so wird es wie von einem Spiegel noch einmal auf die Rezeptoren zurückgeworfen. Das hilft den Vierbeinern aus wenig Licht sehr viel mehr zu machen. Leuchten Katzenaugen im Dunk-len auf, ist der Grund das „Tapetum Lucidum“. Die schlitzförmig, senkrecht stehenden Pupil-len der Katze ermöglichen darüber hinaus, dass der Vierbeiner einfallendes Licht, auch bei schlechter Beleuchtung, maximal nutzen kann.

Eine Stubenfliege zu fangen ist beinahe ein Ding der Unmöglichkeit. Das liegt an ihren Facettenaugen und ihrem flinken Gehirn. Im Gegensatz zum Menschen sieht sie um ein Vielfaches schneller und kann deshalb Gefahren rechtzeitig erkennen.

Die Facettenaugen der Stubenfliege bewahren sie vor Gefahren

Jeder kennt die Situation: Eine Stubenfliege schwirrt hartnäckig umher, es ist aber beinahe unmöglich sie mit der Hand zu fangen. Die Fliege ist einfach schneller – und das, obwohl sie im Durchschnitt nur sieben Millimeter groß ist und 20 Tage lang lebt. Von weitem betrachtet, scheint die Stubenfliege, genau wie der Mensch, nur zwei Augen zu haben. Tatsächlich hat sie zwei Facettenaugen, die aber jeweils aus tausenden sechseckigen Einzelaugen bestehen. Jedes Einzelauge hat Sinneszellen, die das Licht aus unterschiedlichen Blickwinkeln verarbeiten. Die Stubenfliege hat sozusagen einen eingebauten Rundumblick, während der Mensch ein begrenztes Gesichtsfeld hat.

Das Gehirn der Stubenfliege sorgt für eine schnelle Wahrnehmung

Doch das ist nicht der einzige Grund, warum die Stubenfliege reaktionsschneller ist als der Mensch. Aus Sicht der Fliege bewegen sich die Menschen vier Mal so langsam wie sie selbst und das liegt am flinken Gehirn der Stubenfliege. Die Wege im Fliegengehirn sind kurz, weshalb die kleinen Brummer Gefahren sehr viel schneller wahrnehmen als andere Lebewesen. Wie genau die Stubenfliege sieht, ist allerdings unklar. Sieht sie die Welt als zusammenhängendes Mosaik oder in tausend Einzelbildern? Das ist für die Wissenschaft noch zu erforschen.

Fernsehen ist für Stubenfliegen wie Zeitlupe

Bekannt ist jedoch, dass die Stubenfliege ein Vielfaches mehr an Bildern pro Sekunde sieht als der Mensch. Die Fliege kann etwa 200 einzelne Bilder pro Sekunde erkennen; der Mensch dagegen nur rund 18 Bilder. Das macht sich vor allem das Fernsehen zunutze: Ein Film besteht in der Regel aus 25 einzelnen Bildern pro Sekunde, die der Mensch als fließende Bewegungen wahrnimmt. Das Gehirn baut einzelne Bilder, die vom Auge an das Gehirn gesendet werden, zu einer fließenden Abfolge zusammen. Bei der Fliege geht das sehr viel schneller als beim Menschen. Deshalb sieht die Stubenfliege Fernsehen wie in Zeitlupe oder wie ein viel zu langsam ablaufendes Daumenkino.

600 Kugeln, dicht an dicht aufgereiht. Einmal darf der Billardspieler stoßen. Wird es ihm gelingen, seine Stoßenergie bis zur letzten Kugel weiter zu geben?

Manche Objekte oder Lebewesen sind so klein, dass selbst eine Lupe nicht mehr ausreicht, um winzigste Details zu erkennen. Da hilft nur ein Mikroskop! Kriminalbiologe Mark Benecke nutzt es zum Beispiel für die Bestimmung von Fliegenlarven. Aber wie genau funktioniert ein Mikroskop?

Eine Lupe ist eine geniale Erfindung. Im Alltag ist sie hilfreich, um Kleingedrucktes zu entziffern. Für Kriminalbiologen wie Mark Benecke ist sie außerdem ein wichtiges Werkzeug am Tatort. Aber wie funktioniert eine Lupe?

Im Sonnenlicht wirft ein Turm einen Schatten. Einen Tag lang bleiben wir ihm auf den Fersen und dokumentieren, wie er wandert.

Wir wollen einen Elefanten wiegen, indem wir ihn auf ein Floß bugsieren: Mit dem Dickhäuter verändert sich der Tiefgang des Floßes. Ob sich so sein Gewicht feststellen lässt?

Ein Hochzeitskleid wird gemacht. Das Material des Kleides: Salz. Damit das kristalline Kleid entstehen kann, müssen Salzgehalt, Temperatur und Experimentdauer exakt aufeinander abgestimmt werden.

Wasserkraft ist eine der ältesten Energiequellen - und dank Klimawandel und Kernkraft-Ausstieg wieder modern. Stauseen können Energie speichern und auf Knopfdruck Strom liefern.

Ein Wassertropfen fällt zu Boden. Ein alltäglicher Vorgang. Aber betrachtet man den Tropfen dabei durch die Linse einer Zeitlupenkamera, bietet er ein Schauspiel von majestätischer Schönheit. Beim Aufprall bildet sich eine Krone aus Wasser. Wie muss sie beschaffen sein, damit sie einem König passt?

Laser sind inzwischen alltägliche Geräte geworden. Aber wie genau entsteht in diesen Geräten eigentlich der Laserstrahl? Wir zeigen das physikalische Prinzip und die technische Umsetzung.

Um herauszufinden, wieso Windeln große Mengen Flüssigkeit aufnehmen können und trotzdem trocken bleiben, basteln wir eine Riesenwindel. Wir lassen vier Probanden an den Start gehen. Sie sollen pinkeln, was die Windel hält…

In der Antike galt die Erde als Mittelpunkt des Universums. Dieses Weltbild hielt sich über hunderte von Jahren, bis es im Zeitalter der Renaissance durch die Berechnungen genialer Mathematiker ins Wanken kam. Einer von ihnen war Johannes Kepler. Was genau hat er herausgefunden?

In unserem Experiment schießen wir einen Ball rückwärts aus einem fahrenden Auto. Ball und Auto haben entgegengesetzt gleiche Geschwindigkeit. Heben sich die Geschwindigkeiten gegenseitig auf? Verharrt der Ball in der Luft? Die Hochgeschwindigkeitskamera wird es zeigen…

Schimpansen sind unsere nächsten Verwandten und uns in vielen Dingen äußerst ähnlich. Aber sprechen können sie anscheinend nicht. Woran liegt das?

Dorothea Seitz ist Gedächtnissportlerin. Sie ist in der Lage, sich weitaus mehr Dinge viel schneller einzuprägen als der Durchschnittsmensch. Aber auch "Normaldenker" können ihre Merkfähigkeit trainieren und von den Tipps und Tricks der Meisterin profitieren.