Raum und Zeit Von Donner und Blitz, Schall und Licht Relativitätstheorie für Kids Franz Embacher Fakultät für Physik der Universität Wien Vortrag im Rahmen der Langen Nacht der Forschung 7. November 2009

Gewitter Blitz (elektrische Entladung) und Donner

Wie weit war der Blitz entfernt? ... langsam zählen ... Zeit Entfernung 1 Sekunde 300 Meter 3 Sekunden 1 Kilometer 6 Sekunden 2 Kilometer 9 Sekunden 3 Kilometer ... ...

Der Schall breitet sich aus Der Schall breitet sich aus. Das ist nicht nur beim Gewitter so. Analogie: Wellen auf einer Wasseroberfläche. Schall besteht aus Luftschwingungen, die sich ausbreiten. http://homepage.univie.ac.at/franz.embacher/Rel/Kids/Schall_gross.html

Wie schnell ist der Schall? In einer Sekunde kommt der Schall ungefähr 300 Meter weit. Er breitet sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 300 Meter pro Sekunde aus (genauer: in der Luft, bei 20°C, mit 343 Meter pro Sekunde). Der Schall ist ganz schön schnell: 300 Meter... Schall 1 Sekunde Spazieren gehen 5 Minuten

Wie schnell ist der Schall? Ein paar Vergleiche: Spazieren gehen ... viel langsamer Laufen ... viel langsamer Eisenbahn ... langsamer Auto ... langsamer Flugzeug ... langsamer ... schneller!

Wie schnell ist der Schall? Auch in anderen Stoffen breitet sich der Schall aus: So weit kommt er in einer Sekunde: Wasser 11/2 Kilometer Beton 4 Kilometer Eisen 5 Kilometer Glas 5 Kilometer Diamant 18 Kilometer Je härter ein Stoff, umso schneller breitet sich der Schall in ihm aus! 32 Stunden = 1 Tag und 8 Stunden bedeutet: heute 17:00 Uhr  übermorgen 1 Uhr nachts Wie lang würde der Schall brauchen, um die ganze Erde einmal zu umrunden? 32 Stunden = 1 Tag und 8 Stunden!

Im Weltraum – kein Schall! Wie schnell ist der Schall im Weltraum? Im Weltraum gibt‘s keinen Schall! Wo keine Materie ist – als weder Luft noch Wasser oder irgendein anderer Stoff – da ist auch kein Schall! Im Weltraum ist es mucksmäuschenstill!

Der Schall und das Licht Was hören wir? Was sehen wir? Das Licht: Das Licht breitet sich auch aus, wie der Schall! Und es kann überall sein, auch im Weltraum, wo es keine Luft gibt! Was hören wir? Andere Menschen, Wind, Schritte, Verkehrslärm, Flugzeuge, Donner, am Strand das Rauschen der Wellen, Erdbeben,... Hörgerät: sehr entfernte Geräusche Was sehen wir? Andere Menschen, Häuser und Bäume, Straßen, Berge, Schauen wir hinauf: Wolken, die Sonne am Abend: den Mond, die Sterne, Sternschnuppen, Kometen,... Fernrohr: noch mehr Sterne, Galaxien, ... wir sehen in den Weltraum!!! Und daher wissen wir, was es dort draußen gibt!

Lichtgeschwindigkeit Das Licht breitet sich mit einer Geschwindigkeit von 300 000 Kilometer pro Sekunde aus! Wie weit kommt es in einer Sekunde?  In einer Sekunde kommt es 8 mal um die ganze Erde herum!

Lichtgeschwindigkeit Vergleich: Das Licht kommt in 1 Sekunde 8 mal um die ganze Erde herum. Der Schall würde dafür 11 Tage brauchen! Wie lange braucht das Licht ... bis zum Mond 1 Sekunde bis zur Sonne 8 Minuten Das Licht ist also sehr schnell!

Mit dem Licht sind viele rätselhafte Phänomene verbunden. Das Licht erforschen Mit dem Licht sind viele rätselhafte Phänomene verbunden. Albert Einstein Vor 100 Jahren ... Wer hat das Wort Relativitätstheorie schon einmal gehört? Wer hat den Namen Albert Einstein schon einmal gehört? Albert Einstein hat sich mit der Frage beschäftigt, was passiert, wenn sich Gegenstände fast so schnell bewegen wir das Licht. Und er hat dabei viele seltsame Dinge entdeckt! Relativitätstheorie

Albert Einstein und das Licht Albert Einstein hat herausgefunden: Nichts kann sich schneller als das Licht bewegen! Man kann dem Licht nicht nachlaufen! Wenn man sich sehr schnell bewegt, geschehen sehr seltsame Dinge! Davon handelt die Relativitätstheorie.

CERN Teilchen in Beschleunigeranlagen (z.B. im Europäischen Kernforschungszentrum CERN) fliegen im Kreis, werden immer stärker angetrieben, es wird immer schwieriger, sie noch scheller zu machen (CERN braucht so viel Strom wie eine kleine Stadt), aber die Teilchen werden nie schneller als das Licht!

Albert Einstein und das Licht Albert Einstein hat herausgefunden: Nichts kann sich schneller als das Licht bewegen! Man kann dem Licht nicht nachlaufen! Wenn man sich sehr schnell bewegt, geschehen sehr seltsame Dinge! Davon handelt die Relativitätstheorie.

Relativitätstheorie für Kids Die Relativitätstheorie

Ein Gedankenexperiment: Alice geht auf Reisen Ein Gedankenexperiment: Alice möchte das Universum erkunden und geht auf Reisen. Sie verabschiedet sich von ihren Freunden... Alice Charly

...und steigt in ihr Raumschiff. Alice geht auf Reisen ...und steigt in ihr Raumschiff. Begleiten wir sie auf ihrer Reise...

Erde 1

Erde 2

Beim Mond vorbei

Das Licht braucht von der Sonne bis zur Erde 8 Minuten Sonnensystem Mars erwähnen! Das Licht braucht von der Sonne bis zur Erde 8 Minuten

Größe der Himmelskörper im Sonnensystem Mars = zweiter von rechts

Die Sonne Helium erwähnen! H  He

Sterne Das Licht braucht bis zum nächsten Stern 4 Jahre!

Ein weißer Zwerg Weißer Zwerg

Ein roter Riese Roter Riese (gelber Punkt = Größe der Sonne!)

Ein schwarzes Loch Schwarzes Loch

Schwarzes Loch saugt einen Begleiter aus Schwarzes Loch saugt Roten Riesen aus.

Sternentstehung in der großen Magellanschen Wolke 1 Sternentstehungsregion

Unser Sonnensystem in der Milchstraße Das Licht braucht 100 000 Jahre, um die Milchstraße zu durchqueren!

Andromeda-Nebel M31 mit M32 und M110 Andromeda-Galaxie Das Licht braucht 2 Millionen Jahre bis zur nächsten Galaxie!

100 Milliarden Galaxien! HST Deep Field Hubble Space Telescope – Deep Field Aber so weit kommt Alice gar nicht, denn sie hat genug gesehen und fliegt wieder heimwärts. Das Licht braucht Milliarden Jahre, um die entferntesten dieser Galaxien zu erreichen!

Alice kehrt von ihrer Reise zur Erde zurück... Alice kehrt zurück Alice kehrt von ihrer Reise zur Erde zurück...

Das Zwillingsparadoxon! Alice kehrt zurück ... und erlebt eine Überraschung: Ihre Reise hat eine Woche gedauert, aber... Charly Das Zwillingsparadoxon!

Die Relativitätstheorie Die Relativitätstheorie sagt viele seltsame Dinge voraus: Bewegte Uhren gehen langsamer! Uhr von Charly Uhr von Alice

Die Relativitätstheorie Die Relativitätstheorie sagt viele seltsame Dinge voraus: Bewegte Körper sind kürzer! ganz schnell langsam schnell

Die Relativitätstheorie Die Relativitätstheorie sagt viele seltsame Dinge voraus: Das Licht geht nicht immer geraderaus!

Gravitationslinse

Die Relativitätstheorie Die Relativitätstheorie sagt viele seltsame Dinge voraus: Wenn ein Stern in sich zusammenfällt, so kann ein Schwarzes Loch entstehen! Schwarzes Loch vor der Milchstraße So in etwa würde ein Schwarzes Loch mit zehn Sonnenmassen aus 600 Kilometer Entfernung aussehen, wenn man darauf zustürzte.

Die Relativitätstheorie Die Relativitätstheorie sagt noch viele weitere Phänomene voraus. Auch heute noch, 100 Jahre nach Einstein, ist sie ein faszinierendes Gebiet der physikalischen Forschung. ... und wenn ihr mehr darüber erfahren wollt, könnt ihr ja mal was darüber lesen. Ja, unsere Zeit ist um,...

Danke für eure Aufmerksamkeit! http://homepage.univie.ac.at/franz.embacher/Rel/Kids/ ... und ich sage vielen Dank fürs Zuhören und alles Gute!

Ende ... und ich sage vielen Dank fürs Zuhören und alles Gute!

Quellennachweise http://www.schulbilder.org/rufen-t11679.jpg http://www.iphoneblog.de/wp-content/myfotos/einstein-photo.jpg http://www.etc3dot.com/images/Lucy_and_Charlie_Brown.jpg http://www.stickergirl.com/images/Lucy.jpg http://www.ausmalbilder.new-existenz.at/Webalbum-Gesamt/Malvorlagen%20ab%203Jahre/Rakete.jpg http://www.der-nordlaender.de/catalog/images/Bart.jpg http://www.kostenlose-ausmalbilder.de/media/.gallery/image323.jpg

Quellennachweise http://www.geo-reisecommunity.de/bild/regular/103054/Gewitter-ueber-Bozen.jpg http://controllingthemes.files.wordpress.com/2007/08/nacht-gewitter.jpg http://www.spiegel.de/img/0,1020,350361,00.jpg http://reisenreisenreisen.files.wordpress.com/2008/02/080208-flugzeug-kompr.jpg http://www.konferenzzentrum.de/images/lauscher.gif http://ubpheno.physics.buffalo.edu/~dow/PASI2007/website/lhc_cern.jpg http://chattahbox.com/images/2009/02/space.jpg http://www.bigwallpaper.de/wallpaper/11_36_628_weltraum.jpg

Quellennachweise http://asta.fh-stralsund.de/wp-content/uploads/uhr.png http://donnerwetter.kielikeskus.helsinki.fi/DVG/Praepos/Praepos-Regeln/GewPraep/Uhr_prep1.jpg http://www.salzburg-online.at/altenbergerjohann/neuehomepage/flugzeug.gif http://oposite.stsci.edu/pubinfo/gif/Cl0024.gif http://www.astronomie-heute.de/sixcms/media.php/912/thumbnails/SLMilch-1.jpg.398107.jpg