Ich will jetzt eigentlich nicht vorschlagen, während der Weihnachtsfeiertage und in der Nähe all der nadeligen Pflanzenwelt die zu dieser Zeit die Wohnzimmer bevölkert, mit Feuer zu experimentieren. Aber dieses Experiment der Royal Institution ist schon sehr cool. Es zeigt, wie man schwarzes Feuer produzieren kann:

Das ist gleich aus zwei Gründen sehr cool. Einmal, weil man bei Feuer ja normalerweise nicht an Dunkelheit denkt und schwarze Flammen daher ziemlich außergewöhnlich sind. Und dann, weil dieses Experiment wunderbar demonstriert wie die Astronomie in der Lage ist, mehr über die das Innere von Sternen heraus zu finden. Denn das klingt ja eigentlich ziemlich unmöglich. Die Dinger sind so enorm weit weg, dass wir (bis auf ein paar Ausnahmen) nicht mehr von ihnen sehen, als einen leuchtenden Punkt. Alles was die Sterne uns geben ist ein bisschen Licht. Aber das reicht, um so gut wie alles über sie heraus zu finden!

Die Flammen im Video sind deswegen schwarz, weil das Natrium Licht einer ganz bestimmten Wellenlänge absorbiert (die Wellenlänge hängt von der Konfiguration der Elektronen in den Atomkernhüllen ab und ist bei jedem Atom anders). Wenn nun die Flamme aber auch noch mit Licht beleuchtet wird, das genau aus dieser einen Wellenlänge besteht, dann ist nichts mehr übrig nach der Absorption. Oder anders gesagt: Die helle Flamme wird dunkel.

Korea leuchtet orange dank Natriumdampflampen; Japan eher grün weil dort Quecksilber verwendet wird. Und dazwischen locken Fischer mit Xenonlampen Tintenfische an… (Bild: NASA

Genau so funktioniert es auch mit den Sternen. Ihr Licht muss sich durch das Material bewegen aus denen sie bestehen. Dabei absorbieren die Atome jeweils ganz charakteristische Teile des Lichts und diese Teile fehlen dann, wenn das Licht auf der Erde ankommt und wir es analysieren. Wir sehen keine “dunklen Flammen”, aber jede Menge dunkle Linien im sogenannten Lichtspektrum und diese Linien sagen uns, woraus der Stern besteht. Wissenschaft ist großartig!

Kommentare (12)

  1. #1 schlappohr
    20. Dezember 2018

    Eines verstehe ich allerdings nicht: bei der Absorption werden Elektronen durch die einfallenden Photonen einer bestimmten Wellenlänge auf ein höheres Energieniveau gehoben, soweit klar. Aber dieser Zustand bleibt doch nicht dauerhaft erhalten. Irgendwann fällt das Elektron zurück und sendet wieder ein Photon aus. Wann geschieht das und warum sieht man es nicht?
    Und selbst wenn alle im Gas verfügbaren Elektronen auf den höheren Energielevel gehoben sind, könnten sie keine weiteren Photonen mehr absorbieren, und dann müsste das Licht der Quelle wieder sichtbar werden (zumindest bei den Sternen. Im Experiment mit der Gasflamme kommt ja ständig neues Gas im Grundzustand hinzu)

  2. #2 Christian Berger
    20. Dezember 2018

    @schlappohr Du hast recht, das absorbierte Licht wird natürlich wieder abgestrahlt, häufig sogar auf der gleichen Farbe.

    Das erscheint aber trotzdem dunkler, weil die gesendeten Photonen in eine zufällige Richtung gehen. Sprich die Wahrscheinlichkeit, dass das Photon in Richtung Beobachter geht ist kleiner. Deshalb erscheint das dunkler.

    Man sieht auch in dem Video, dass das nicht wirklich schwarz ist, nur dunkler.

  3. #3 schlappohr
    20. Dezember 2018

    @Christian Berger: Auf die logische Erklärung bin ich natürlich nicht gekommen. Danke für Deine Antwort!

    Jetzt frage ich mich, warum absorbiert im Experiment nur das brennende Gas die Photonen der Lichtquelle? Ich meine den Versuch am Anfang mit der Sprühflasche. Warum geht das nicht ohne den Kartuschenbrenner? (vielleicht wird das im Video erklärt, aber ich habe hier keinen Ton)

  4. #4 Karl-Heinz
    20. Dezember 2018

    @schlappohr

    Du hast bei diesem Video die Möglichkeit den Untertitel einzuschalten. Die Flüssigkeit in der Sprühflasche ist Spiritus versetzt mit einem Natriumsalz. Das Licht von der Natriumdampf-Niederdrucklampe wechselwirkt dann mit dem Natrimatom, welches durch die Verbrennung jetzt gasförmig ist. 😉

  5. #5 Anderas
    La Salvetat St Gilles
    21. Dezember 2018

    Was für ein schönes Experiment! Danke dafür. Schwarze Flammen sind wirklich cool.

  6. #6 Nikola
    Stuttgart
    21. Dezember 2018

    Hallo. Ich verstehe eine Sache nicht. Bei der primordialen Nukleosynthese sind ja 75% Wasserstoff und 25% Helium entstanden (plus Spuren anderer). Die Sonne hat aber einen Wasserstoffanteil von über 90% – wie kann das sein? Müsste nicht das “Vorgänger”-Gas der Sonne sogar weniger als 75% gehabt haben, es gab ja schon 9 Mrd. Jahre Kernfusion?

  7. #7 Nikola
    Stuttgart
    21. Dezember 2018

    Hallo. Ich verstehe eine Sache nicht. Bei der primordialen Nukleosynthese sind ja 75% Wasserstoff und 25% Helium entstanden (plus Spuren anderer). Die Sonne hat aber einen Wasserstoffanteil von über 90% – wie kann das sein? Müsste nicht das “Vorgänger”-Gas der Sonne sogar weniger als 75% gehabt haben, es gab ja schon 9 Mrd. Jahre Kernfusion?

  8. #8 Alderamin
    21. Dezember 2018

    @Nikola

    Dürfte am Unterschied zwischen Massenanteil und Volumenanteil liegen. 71% sind der Massenanteil des Wasserstoffs, 91,2% der Volumenanteil. Quelle:

    http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Tables/suncomp.html

  9. #9 jml
    21. Dezember 2018

    Das Beste ist doch die leuchtende Gurke!
    Gerade ausprobiert und es klappt . Sieht hübsch aus.

  10. #10 Karl-Heinz
    Graz
    22. Dezember 2018

    @jml

    Pass bloß auf, dass du nicht in den Stromkreis kommst und dabei gegrillt wirst. 😉

  11. #11 Kenshiro
    22. Dezember 2018

    Hier ist ein solches Experiment noch einmal, der zugehörige Youtube Kanal ist wirklich sehenswert: https://www.youtube.com/watch?v=5ZNNDA2WUSU

  12. #12 DasKleineTeilchen
    terra
    24. Dezember 2018

    unklar. und völlig abgefahren.