• vom 06.05.2011, 14:38 Uhr

Kompendium

Update: 06.05.2011, 14:39 Uhr

Wissenschaft

Missgriff mit schweren Folgen




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Von Christian Pinter

  • Der Salzburger Physiker Christian Doppler erklärte die an sich richtige Theorie des "Doppler-Effekts" seinerzeit mit Hilfe eines falsch gewählten Beispiels - und erntete dafür in der Fachwelt erbitterte Kritik.

Der 1803 in Salzburg geborene Steinmetzsohn Christian Doppler blickt oft mit seinem Lehrer zu den Sternen empor. Später unterrichtet er selbst Mathematik und Geometrie am Polytechnischen Institut in Prag. In den freien Stunden spaziert Professor Doppler durch die alten Gassen der Moldaustadt. Er spielt Flöte oder schaut durchs Teleskop der einstigen Jesuitensternwarte. Das lässt, mehr noch als das freie Auge, die zarten Fixsternfarben erkennen. Sie harren damals noch einer Erklärung.


Heute weiß man: Sterne geben Strahlung aller Wellenlängen ab. Dem Auge erscheinen sie daher primär weiß. Ihre jeweilige Oberflächentemperatur haucht ihnen bestenfalls eine blasse Tönung ins Gesicht. Sind Sterne kühler als die Sonne, mutet ihr Weiß "warm" an, eine Spur gelblich oder gar ein wenig orangefarbig. Sind sie heißer, erscheint das Weiß "kalt" oder lässt einen Anflug von Blau darin erkennen. Das Auge wird so zum Fernthermometer, wenngleich es bestenfalls Pastelltöne sieht. Außerdem lässt es sich täuschen: Der jeweilige Farbeindruck hängt auch von der Sternhelligkeit, dem benutzten Teleskop oder der Abbildungsschärfe ab - und nicht zuletzt von der subjektiven Wahrnehmung des Betrachters.

Christian Doppler wurde 1992 mit einer Briefmarke der österreichischen Post geehrt. Foto: Pinter

Christian Doppler wurde 1992 mit einer Briefmarke der österreichischen Post geehrt. Foto: Pinter Christian Doppler wurde 1992 mit einer Briefmarke der österreichischen Post geehrt. Foto: Pinter

Christian Doppler nimmt Einzelsterne höchstens schwach gelblich und selten blass rötlich wahr. Hingegen erscheinen ihm die sogenannten "Doppelsterne", zu denen man etwa Alamak in der Andromeda, Ras Algethi im Herkules oder Albireo im Schwan zählt, in farbenfrohem Kleid. Doppler schwärmt geradezu von dem "blut- oder auch orangeroten, dem purpurfarbigen, dem schön blauen, grünen oder violetten" Licht dieser Gestirne.

Der Tanz der Sterne

Doch was sind Doppelsterne? Schon Galilei und andere frühe Fernrohrbenutzer stießen bei ihren himmlischen Streifzügen immer wieder auf Lichtpunkte, die in zwei Sternchen zerfielen. Als Doppler geboren wurde, machte der Astronom Wilhelm Herschel gerade klar: das ist nicht bloß ein Spiel der Perspektive! In vielen Fällen gehören die beiden Sonnen tatsächlich zusammen, sind durch das Band der Anziehungskraft verbunden. Sie tanzen umeinander herum. Ein kompletter Umschwung mag dutzende, hunderte, ja tausende Jahre dauern.

1837 legt der Deutsche Friedrich Wilhelm Struve einen Katalog mit 2710 Sternpaaren vor, wobei er auch die Kolorierung der Partner notiert. Bei gleich hellen Komponenten, so schließt Christian Doppler, gehöre ein Stern meist dem "unteren", der andere jedoch dem "oberen Teil des Farbenspektrums" an. Tatsächlich haben gelblich-orangefarbige Gestirne gern auffallend bläuliche Begleiter; rötliche Sterne besitzen mitunter sogar leicht grünliche Partner.

Das aber sind die sogenannten "Ergänzungsfarben", die zusammengemischt Weiß ergeben. Uns gemahnt das an zwei bekannte Eigenheiten des menschlichen Farbsehens. Der Simultankontrast lässt einen weißen Stern in der Ergänzungsfarbe des helleren, getönten Partners erscheinen. Und der Komplementärkontrast übertreibt die blasse Kolorierung benachbarter Sonnen, die in den Ergänzungsfarben schimmern.

Kurz: Die außergewöhnliche Lebendigkeit der Farben von Doppelsternen beruht auf Sinnestäuschungen, wie bereits Herschel ahnte. Doch Christian Doppler lässt das nicht gelten. Daher rennt er in die Irre - und erblickt ausgerechnet in diesen Kolorierungen den Beweis für seine neue, unerhörte Theorie.

Töne in Bewegung

Zwei Boote ruhen im See. Aus einem plumpsen Steine ins Wasser, im festen Zeitabstand von einer Minute. Das Nachbarboot wird von den so erzeugten Wellen alle 60 Sekunden ins Schaukeln versetzt. Nun treiben die Boote auseinander. Jede Welle muss jetzt eine längere Strecke als ihre Vorgängerin überwinden. Sie trifft daher mit Verspätung beim anderen Boot ein: Die Frequenz der empfangenen Wellen sinkt, das Schaukeln wird z.B. nur noch alle 65 Sekunden ausgelöst. Halten die Boote aufeinander zu, reduziert sich der Weg. Die Wellen treffen jetzt schon vor Ablauf der Minutenfrist ein. Ihre Frequenz steigt. Und das, obwohl die Steine nach wie vor im selben Rhythmus fallen.

Das sollte auch mit Schall klappen, vermutet Doppler. Eine Flötensonate in C-Dur würde die Ohren der Zuhörers demnach in den Tonarten "D" oder "B" erreichen, sofern sich Orchester und Publikum nur rasch genug aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegten. Aus der scheinbaren Verstimmung könnte man, so betont der Professor, sogar die Geschwindigkeit berechnen. Doch die Postkutsche ist zu langsam, um diesen "Doppler-Effekt" hörbar zu machen. Auch deshalb verlegt der Physiker seine Beweisführung ins All. Er ruft die Sterne zu Hilfe, die seiner Meinung nach mit 900.000 km/h und mehr unterwegs sind. In Analogie zu den von ihm behaupteten Tonhöhenänderungen beim Schall sollen sie Farbverschiebungen zeigen.

Für Christian Doppler sind die beiden Partner eines Doppel-sterns von Natur aus kaum gefärbt. Während sie rasch umeinander tanzen, hält eine Sonne auf uns zu, während die andere gleichzeitig fort eilt. Das weiße Licht der sich gerade nähernden Sonne soll nach Doppler grünlich, bläulich oder gar ins Violett verschoben bei uns ankommen, das der weg eilenden in Gelb, Orange oder Rot erscheinen. Für Doppler ist es also die rasante Bewegung der Partner, die das farbenfrohe Erscheinungsbild verursacht.

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Copyright © Wiener Zeitung Online 2018
Dokument erstellt am 2011-05-06 14:38:16
Letzte Änderung am 2011-05-06 14:39:00


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