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Das Mysterium Fata Morgana

von Caeli

Ich bin Schülerin, 18 Jahre alt, besuche zurzeit die 12. Klasse eines Gymnasiums und interessiere mich für diverse Naturphänomene, da diese uns täglich umgeben. Deswegen habe ich mich auch in meiner Facharbeit mit dem Naturphänomen Fata Morgana beschäftigt, das uns öfter begegnet als wir denken.

Haben sie schon einmal in ihrem Leben die Wüste besucht? Haben sie etwas Seltsames gesehen, das Sie sich nicht erklären konnten? Wenn nicht, dann haben Sie Glück gehabt, denn viele Menschen sind den berühmtesten Trugbildern unserer Tage bereits zum Opfer gefallen, die unsere Natur zu bieten hat: Fata Morganen. Doch obwohl jeder ein Bild von einer Oase in einer staubtrockenen Wüste mit dem Begriff Fata Morgana verbindet, wissen nur die wenigsten Menschen, um was es sich dabei genau handelt. Und genau weil so wenige Menschen Kenntnisse darüber besitzen, fallen immer wieder Leute den Trugbildern zum Opfer. Um dieses zu vermeiden, werde ich erläutern, wie sich diese Trugbilder erkennbar machen und wo sie auftreten können.

Wenn sich Menschen Fata Morganen vorstellen, denkt die Mehrheit an scheinbare Oasen in der Wüste, doch wussten Sie auch, dass beinahe jeder Mensch schon diesem Phänomen begegnet ist? Im Sommer auf den heißen Straßen, über Kerzen im Winter und in noch vielen weiteren Situationen.

Hier sieht man eine dieser anderen Fata Morganen (Bild: Vinzenz Mühlstein, public domain)

Hier sieht man eine dieser anderen Fata Morganen (Bild: Vinzenz Mühlstein, public domain)

Fata Morganen – auch Luftspiegelungen genannt – können in verschiedene Richtungen erfolgen; so zum Beispiel nach oben. Diese erscheinen uns als schwebende Inseln, fliegende Schiffe, etc. und stehen auf dem Kopf. Warte mal, sie stehen auf dem Kopf? Wie kommt es denn dazu?

Damit Fata Morganen entstehen, ist es wichtig, dass Windstille herrscht. Wieso? Unsere Atmosphäre besteht aus mehreren optischen Medien, die durch Grenzflächen voneinander getrennt sind. Das sind Luftschichten mit unterschiedlichen Temperaturen. Dabei hat warme Luft eine geringere optische Dichte als kältere Luft. Das bedeutet übersetzt, dass sich das Licht in warmer Luft schneller ausbreiten kann. Und was hat das mit Windstille zu tun? Ganz einfach, würde Wind herrschen, würden sich die unterschiedlichen Medien miteinander vermischen und ein großen Medium bilden, sodass keine optischen Grenzflächen mehr vorhanden sind, welche maßgeblich für die Entstehung von Fata Morganen sind. Also merken wir uns: Windstille ist wichtig!

Doch nur mit Windstille kann keine Fata Morgana entstehen. Auch die Lagen des Betrachters und des zu beobachtenden Objekts spielen eine große Rolle, doch dazu erst später.

Nehmen wir an, dass das Objekt, welches gespiegelt werden soll, ein Haus ist. Das Haus sendet Lichtstrahlen in alle Richtungen aus. Wir betrachten jedoch nur die Lichtstrahlen, die in Richtung Himmel gesendet werden, denn das, was mit diesen Lichtstrahlen passiert, führt zum Effekt der Fata Morgana. Und was passiert nun mit den Lichtstrahlen?
Erinnert ihr euch an die optischen Grenzflächen? Genau auf diese treffen die Lichtstrahlen nun. Für die Lichtstrahlen bedeutet dies, dass sie aus der kälteren Luft austreten und in die wärmeren Luftschichten eintreten; also ein Wechsel von einem optisch dichten in ein optisch dünneres Medium.

Diese Information hilft nun dabei, die Entstehung von Fata Morganen und den Begriff Luftspiegelung besser verstehen zu können.
Ein Wechsel von einem optisch dichten in ein optisch dünneres Medium bedeutet für die Lichtstrahlen eine Richtungsänderung. Wieso denn das?
Wie wir bereits wissen breitet sich Licht in der kälteren Luft langsamer aus als in der wärmeren. Diese Unterschiede in der Ausbreitungsgeschwindigkeit sind es auch, die die Lichtstrahlen krümmen .
Im hier erklärtem Fall wird das Licht vom Lot weggebrochen; also ist der Einfallswinkel kleiner als der Ausfallswinkel.
Dadurch verlieren die Lichtstrahlen immer mehr an Steigung, sobald sie eine weitere optische Grenzfläche durchqueren; also übersetzt heißt dies, dass die Lichtstrahlen immer flacher werden, sodass sie nach einer gewissen Anzahl an durchquerten Grenzflächen nur noch streifend auf eine der Grenzflächen treffen. Das hat zur Folge, dass dort eine Totalreflexion des Lichtes stattfindet, übersetzt bedeutet dies, dass die Strahlen nun wieder in Richtung Erde gelenkt werden.
Diese Richtungsänderung bedeutet wiederum, dass die Lichtstrahlen nun wieder auf optische Grenzflächen treffen; von optisch dünn zu optisch dichten Medien. Die Lichtstrahlen gewinnen bei einem solchen Übergang an Steigung dazu und fallen somit immer steiler in Richtung Erde, wo sie dann schließlich in das Auge des Betrachters fallen, wenn dieser an der richtigen Position steht. Und genau das ist auch der Grund dafür, dass Windstille allein keine Fata Morgana erzeugen kann.

Doch was erzeugt denn nun die Fata Morgana?
Einfach gesagt, sind wir Betrachter der eigentliche Grund für Fata Morganen. Doch um das zu verstehen, muss man sich mit den Alltagserfahrungen der Menschen auseinandersetzen. Dabei zeigt sich, dass die wir Menschen im Alltag von einer geradlinigen Ausbreitung des Lichtes ausgehen.
Wie uns das helfen kann, Fata Morganen zu verstehen? Ich werde es euch erklären:
Die Lichtstrahlen, die am Ende wirklich in unser Auge fallen, werden in unserem Gehirn so verlängert, dass seine Richtung gleichbleibt. Und eben weil diese Strahlen von oben in unser Auge fallen, verlängert unser Gehirn diese Strahlen bis in den Himmel, sodass ein am Boden stehendes Objekt, das wir durch andere Bedingungen nicht sehen können (z.B. könnte der Horizont uns den Blick darauf verhindern), urplötzlich am Himmel zu schweben scheint – unsere Fata Morgana.

chema zur Luftspiegelung nach oben, das ich selbst angefertigt habe

chema zur Luftspiegelung nach oben, das ich selbst angefertigt habe

Mithilfe dieser Darstellung kann man sich den Effekt der Lichtstrahlenkrümmung nochmal bildlich vorstellen. Doch warte, eine Frage bleibt ja noch offen! Wieso steht das Haus denn nun auf dem Kopf?
Das Haus ist das Bild, das erzeugt wird, wenn alle Strahlen zusammen in das Auge des Betrachters fallen. Das Bild des Hauses erfährt also genau wie alle Lichtstrahlen auch, eine Abflachung und eine Reflexion. Dabei üben sich diese Geschehnisse auf das Bild so aus, dass das Bild „gedreht“ wird. Mit jedem Durschreiten einer Grenzfläche wird das Bild weiter nach links gedreht. Wenn das Bild dann nur streifend auf eine der Grenzflächen trifft, scheint es so als ob das Haus nun eine 90° Drehung nach links erfahren hat. Nach der Totalreflexion geht dann die Linksdrehung des Bildes weiter. Wenn die Lichtstrahlen also in unser Auge fallen, ist das Bild um ca. 180° gedreht worden und so wie die Lichtstrahlen in unser Auge fallen, verlängert unser Gehirn diese auch nach hinten. Was wir nun sehen, ist also ein auf den Kopf gestelltes Haus.
Klingt einfach? Das ist es auch!

Nun hoffe ich, dass ihr als Leser dieses Eintrages ein genaueres Auge auf die verschiedenen Dinge in unserer Natur werft, da unsere Natur noch viel mehr zu bieten hat als die meisten Menschen denken.
Wer weiß? Vielleicht finden Sie in näherer Zukunft auch eine Fata Morgana und denken innerlich an diesen Blogeintrag zurück.

Kommentare (9)

  1. #1 schlappohr
    26. September 2018

    Du hast das Prinzip der FM sehr schön und schlüssig erklärt. Man sieht, dass Du das Problem verstanden hast, und du kannst es dem Leser vermitteln.
    Beim Durchlesen habe mir aber ein paar Fragen gestellt:

    – Bei den meisten Wetterlagen ist es in Bodennähe wärmer als in der Höhe, es werden sich also immer Grenzschichten ausbilden. Dennoch ist eine FM eine relativ seltene Erscheinung. Warum entstehen FM nur bei extremen Temperaturunterschieden, z.B. über einer Aspahltsraße? Du könntest das ganze mit Zahlen untermauern, z.B. welche Temperaturdifferenz in welcher Höhendifferenz (oder auf schlau: welcher Temperaturgradient) auftreten muss , damit eine FM entsteht.

    – Eine FM in der Wüste ist also ein Bild eines Ortes, der viel weiter entfernt ist. Wie weit kann der reale Ort entfernt sein? Sprechen wir über ein paar km, oder viel weiter?

    – Du könntest noch erwähnen, dass eine FM nicht zu verwechseln ist mit den Halluzinationen und Wahnvorstellungen eines Verdurstenden in der Wüste. Dieser Irrtum ist noch recht weit verbreitet.

    – Zu jeder wissenschaftlichen Arbeit gehören Literaturangaben: Woher hast Du Deine Informationen, wo hast Du nachgelesen? Wo kann jemand nachlesen, der sich intensiver mit dem Thema beschäftigen will?

    Zum Schreibstil (klingt jetzt nach Deutschlehrer… sorry)

    -Du solltest mit Sätzen wie “Warte mal, sie stehen auf dem Kopf?” oder “Klingt einfach? Das ist es auch!” etwas sparsamer umgehen, das erinnert sonst etwas an die Sendung mit der Maus. Wirkt auf Erwachsene manchmal etwas verwirrend.

    – Am Anfang sprichst du die Leser mit “Sie” an, später dann mit “euch”. In wissenschaftlichen Veröffentlichungen vermeidet man es meistens ganz, die Leser anzusprechen, aber in Blogartikeln ist das ok.

  2. #2 Bullet
    26. September 2018

    Deutschlehrer buuuuuh.

  3. #3 Dampier
    26. September 2018

    Mir hat’s gefallen. Ich musste auch an die Sendung mit der Maus denken, finde das aber ok, wenn die Zielgruppe Jugendliche oder Kinder sind.

    Etwas zur Geschichte hätte mich noch interessiert. Warum wird für dieses Phänomen der italienische Name einer englischen Fee benutzt? Das wäre auch interessant zu wissen.

    Diesen Satz habe ich nicht ganz verstanden:

    Mit jedem Durschreiten einer Grenzfläche wird das Bild weiter nach links gedreht.

    Warum ist das so, und warum nach links? Gibt es auch Fälle, wo das Abbild nur 90° gedreht ist? Ich meine verstanden zu haben, dass es am Ende immer auf 180° hinausläuft, aber so ganz habe ich es wie gesagt nicht verstanden.

    Hier noch eine kleine Geschichte, ein brasilianischer Eis-Werbespot aus den 80er Jahren:

    Ein Mann schleppt sich halb verdurstet durch die Wüste. In der Ferne auf einer Düne sieht er auf einmal einen Eisstand mit einer wunderhübschen Eisverkäuferin. Er schleppt sich weiter, immer näher ran, die Eisverkäuferin lächelt und hat schon ein frisches kühles Eis in der Hand … doch plötzlich verschwindet der Mann. “Wie schade”, sagt die Eisverkäuferin, “wieder nur eine Fata Morgana”.

  4. #4 bruno
    26. September 2018

    @schlappohr: +1
    @bullet: -1!
    …die Stringenz in der Ansprache hat gefehlt! (Sie, ihr/ euch, du). Das wird man doch wohl noch sagen dürfen…

    Ansonsten: “fallen immer wieder Leute den Trugbildern zum Opfer.”
    Gibt es da Zahlen oder Belege? Und das hat sicher nichts mit: “Im Sommer auf den heißen Straßen, über Kerzen im Winter und in noch vielen weiteren Situationen.” zu tun…

    Mir fehlt etwas “der Witz an der Sache” – eine Abgrenzung/ Erweiterung zum Wiki-Artikel… (allein das Foto… ).
    Eine nette Hausarbeit… etwas dünn für einen Blog-Eintrag – selbst wenn man das junge Alter berücksichtigt.. (da war der 13jährige mit seiner bemannten Raumfahrt visionärer und enthusiastischer… wenngleich realitätsferner ; ) ).

  5. #5 Silava
    26. September 2018

    Mir hat der Blogbeitrag gefallen. Ein paar kleinere Punkte bleiben noch etwas unklar, aber das haben die Vorposter schon angesprochen. Es sieht so aus als ob Florian wieder fleißig mit Zeilenumbrüchen kämpfen durfte.

    Ich wollte noch erwähnen dass die berühmten Nazca-Linien vielleicht auch für Luftspiegelungen angelegt wurden. Es gibt ein ganz interessantes Buch darüber von Helmut Tributsch: “Das Rätsel der Götter: Fata Morgana”

    Leider konnte ich nirgends Fotos davon finden, deshalb stimmt die These vermutlich nicht und die Nazca-Linien kann man leider doch nicht via Luftspiegelung am Himmel sehen.

  6. #6 Caeli
    26. September 2018

    Erst einmal: Danke für das Lesen meines Blogeintrages!
    Ich freue mich wirklich über die Kritik, da dies mein erster Blogeintrag war.
    Und um Ihre Fragen zu beantworten oder auf die Kommentare zu reagieren:
    @Schlappohr
    – Genaue Temperaturen habe ich bei eingehender Recherche leider nicht gefunden, aber die Seltenheit lässt sich dennoch erklären: Bei jeder optischen Grenzfläche wird ein Teil des Lichtstrahls reflektiert. Dieser reflektierte Teil fehlt dann um ein vollständiges Bild zu erhalten. Je öfter also ein Lichtstrahl gebrochen wird, desto unvollständiger ist auch das Bild, das wir wahrnehmen. Hat man also nur niedrige Differenzen der Ausbreitungsgeschwindigkeiten der verschiedenen Medien, werden die Lichtstrahlen so oft gebrochen, damit sie denselben Effekt erleben, dass fast keine Lichtstrahlen mehr in unser Auge fallen. Bei höheren Differenzen ist dies dann nicht der Fall.
    – Die Distanz zwischen Objekt und Betrachter hat grundsätzlich keine Grenze, jedoch denke ich, dass in den meisten Fällen von mehreren km die Rede ist, da die Menschen dem Trugbild oftmals blind vertrauen und sich von Ihnen leiten lassen, bis es dann irgendwann verschwindet. Somit kommt es immer darauf an, in welchem Winkel die Lichstrahlen in den Himmel gesendet werden, da bei einem flacheren Winkel nicht so viele Grenzflächen durchschritten werden müssen, als bei größeren Winkeln. Demnach ist es je nach Fall eine andere Distanz.
    – Die Literaturangaben kann ich gerne auf Nachfrage hin, hier noch veröffentlichen. Das sollte kein großes Problem darstellen. 
    – Was den Schreibstil angeht, war ich mir selbst sehr unsicher. Ich wusste nicht genau, ob alle in diesem Forum verstehen, was ich mit gewissen Sätzen meine, weswegen dann Sätze wie “Einfach gesagt:…” enstanden sind. Ich wollte die Fachbegriffe einfach kürzen. Für die Zukunft werde ich mir das aber zu Herzen nehmen, Danke!

    @Dampier
    Auch dir einmal vielen Dank für das liebe Kommentar.
    Um auch deine Fragen zu beantworten:
    – “Fata Morgana” ist italienisch für “Fee Morgana”. Sie ist eine Rolle in der Artus-Sage (ein sehr schönes Werk, falls Sie mich fragen). Sie gilt dabei als Formenwandlerin und zeigt sich den Menschen oft als Lufterscheinungen über einem See. Darin besteht die Verbindung zu der Figur. Warum aber nun der italienische Name? An der italienischen Küste konnte man mit Blick auf Sizilien einst eine Insel ausfindig machen, die jedoch nicht wirklich existierte: Eine Fata Morgana. Daher also der italienische Ursprung.
    – Die Rotation nach links ist auf mein selbst gestaltetes Bild bezogen. Es kann sehr wohl auch nach rechts rotieren. Es kommt immer darauf an, in welche Richtung die Lichtstrahlen geneigt sind. Mit den Brechungsregeln kann man dann die weitere Rotation erklären.
    – Eine Fata Morgana wie sie im Buche steht erfolgt immer im 180° Winkel. Es können dennoch andere Fälle eintreten. Wenn man sich vorstellt, dass der Betrachter die gelbe Linie verfolgt, indem er größer ist und eine Position weiter rechts hat, dann ist das Bild des Hauses noch nicht ganz um 180° gedreht. Also ja, es können auch andere Winkel möglich sein, aber ich habe ja die optimale Fata Morgana erläutert.
    – Deine kleine Geschichte zum Werbespot fand ich übrigens sehr amüsant und es hat mich gefreut, dass du darauf gestoßen bist. 

    @bruno
    Ebenfalls auch dir ein gebührendes Danke für das Kommentar!
    Wie du bereits erfasst hast, gibt es unterschiedliche Arten von Fata Morganen. Für beide Varianten gibt es Zahlen, welche jedoch sehr variieren, weswegen ich sie weggelassen habe. Wären die Zahlen alle auf einen ähnlichen Wert gewesen, hätte ich sie gerne mit eingebracht, so fand ich sie zu unaussagekräftig.
    – Es tut mir Leid, wenn mein Blogeintrag ähnlich ist wie der Blogeintrag von Wikipedia. Ich habe Wikipedia extra für die Arbeit an meinem Artikel geschlossen. Doch anscheinend war das Foto, welches ich verwendet habe, trotzdem Teil der Seite. Ich hoffe du kannst das verstehen. Es gibt nämlich nur selten Fotos von Fata Morganen mit höherer Qualität.

    Bei weiteren Fragen und Anmerkungen zu meinem Artikel, werde ich selbstverständlich wieder reagieren. Ich freue mich schon darauf 
    Viele Grüße
    Caeli

  7. #7 rolak
    26. September 2018

    gilt dabei als Formenwandlerin und zeigt sich den Menschen oft als Lufterscheinungen über einem See

    Nee, Caeli, wie (auch) in der beim Schreiben Dir unzugänglichen Dpedia zutreffenderweise zu lesen gewesen wäre, ist nicht Morgaine, sondern ihr Wohnsitz, die hauptsächlich nur für Eingeweihte sicht-/erreichbare Insel Avalon die direkte Verbindung zur italienisch-virtuellen Insel.

    Doch nun zum Artikel. Abgesehen davon, daß mir Bullets Einwurf ziemlich adäquat scheint, zwei Anmerkungen: so ein Haus sendet (abgesehen von Innenbeleuchtung) kein Licht aus, sondern reflektiert es (nur).
    Und wenigstens einen kleinen Hinweis auf die Erscheinungsform der hiesigen StraßenMorganas (die PseudoPfützen) fände ich angemessen.

  8. #8 bruno
    27. September 2018

    @rolak:

    daß mir Bullets Einwurf ziemlich adäquat scheint

    …das nehme ich jetzt persönlich…
    Und: nein! Der “Einwurf” ist sowas von überhaupt nicht “adäquat”! Da liegt #1 sowas von richtig. Und das darf doch auch mal gesagt sein. Auch einer jungen Dame gegenüber.

    @Caeli: Ich hätte mir gewünscht/ gewonschen… dass der Beitrag mehr auf die eingangs benannte Frage eingegangen wäre!

    das uns öfter begegnet als wir denken.

    Also: was denke ich wohl, wo mir “Fata Morganen” begegnen – und wo denke ich… werden mir keine begegnen??

    Nur so als Anregung für deinen nächsten Blog-Beitrag.

    Aber schön, dass du mitgemacht hast!!
    (ohne Ironie!!)

  9. #9 Spritkopf
    27. September 2018

    Deutschlehrer buuuuuh.

    Dazu dieses.