Weser-Kurier

32
MITTWOCH
29. SEPTEMBER 2010
Bildung & Wissen
DIE FRAGE DES TAGES
Die Zukunft der Energieversorgung
Wie entsteht das Erdmagnetfeld?
Ausstellung im Haus der Wissenschaft vermittelt einen Eindruck von der Vielfalt der Forschung im Land Bremen
FOTO: FR
Von Tieren wie Zugvögeln weiß man, dass sie
sich am Magnetfeld der
Erde orientieren, und
auch die Entstehung
der Polarlichter hängt
mit dem Magnetfeld zusammen. Ein Teil des
Sonnenwindes wird entlang der Feldlinien des
Erdmagnetfeldes zu den Polarregionen geleitet, wo er auf die äußeren Schichten der
Atmosphäre trifft. Dort regen die Teilchen
des Sonnenwindes vorhandene Gasatome
zum Leuchten an. Wie aber entsteht überhaupt das Erdmagnetfeld?
Antwort: Wissenschaftler nehmen an, dass
aufgrund von Temperaturunterschieden
und der Erddrehung entstandene Ströme
von flüssigem Metall im äußeren Erdkern,
das heißt mehr als 2900 Kilometer unter der
Erdoberfläche, wie ein gigantischer Dynamo wirken. Die mechanische Energie
wird dabei in elektromagnetische Energie
umgewandelt, ähnlich wie bei einem Fahrraddynamo, wo ein sich drehender Magnet
Strom erzeugt. Beim Geodynamo im Erdinnern führt die Bewegung des geschmolzenen, elektrisch leitfähigen Materials in einem bereits vorhandenen, schwachen Magnetfeld dazu, dass elektrischer Strom entsteht. Dieser besitzt die Eigenschaft, dass
er grundsätzlich mit einem Magnetfeld einhergeht. Dabei handelt es sich um ein Dipolfeld, ein Feld mit zwei magnetischen Polen, die allerdings nicht mit den geografischen Polen identisch sind. Bestimmte Gesteine enthalten Informationen über das
Magnetfeld in früheren Phasen der Erdgeschichte. Daher weiß man, dass sich das
Feld immer wieder verändert hat – auch
was die Polarität angeht. Nach Ansicht von
Forschern geht das Erdmagnetfeld zwar
zum weitaus größten Teil, aber nicht ausschließlich auf die Vorgänge tief im Erdinnern zurück. Ein kleiner Anteil wird magnetisierten Gesteinen knapp unter der Erdoberfläche und elektrischen Strömen in
Hunderten oder gar Tausenden KilomeJÜW
tern Höhe zugeschrieben.
NACHRICHTEN IN KÜRZE
AUSGESTORBENE SÄUGETIERE
Zahl geringer als befürchtet
Singapur. In den vergangenen Jahrhunderten sind wahrscheinlich weniger Säugetierarten ausgestorben als bislang angenommen. Von 187 Arten, von denen man geglaubt habe, sie seien seit dem Jahr 1500
ausgestorben, seien 67 wiederentdeckt
worden, berichten die beiden australischen Forscher Diana Fisher und Simon
Blomberg in den „Proceedings B“ der
Royal Society. Nach Angaben der Autoren
sterben Arten aus unterschiedlichen Gründen aus. So könne Lebensraum verloren gehen – beispielsweise durch Abholzen oder
Überweidung. Andere Möglichkeiten bestünden darin, dass zu viele Tiere gejagt
würden oder sich im Verbreitungsgebiet
neue Arten ansiedelten.
STUDENTEN MIT STRESSPROBLEMEN
Mehr Beratungsgespräche
Berlin. Der Stress im Studium schlägt Studenten offensichtlich zunehmend aufs Gemüt: Sie nehmen deutlich mehr psychologische Beratungen in Anspruch als früher,
wie das Deutsche Studentenwerk ermittelt
hat. Demnach haben Studenten im vergangenen Jahr in rund 82 600 Beratungsgesprächen Hilfe bei seelischen Problemen gesucht – 2008 waren es 79 800 Gespräche gewesen, 2007 rund 66 000. Ein typisches Problem ist laut Studentenwerk Prüfungsangst. Aber auch Identitätskrisen und Depressionen spielten in den Beratungsgesprächen eine Rolle. Außerdem zeigte sich
bei Sozialberatungen, dass viele Studenten
von Geldsorgen geplagt werden.
BILDUNG IST...
FOTO: FR
„Den Augenblick
immer als den
höchsten Brennpunkt der Existenz, auf den die
ganze Vergangenheit nur vorbereitete, ansehen und genießen, das würde
Leben heißen!“
Friedrich Hebbel,
Dichter
(1813 bis 1863)
REDAKTION BILDUNG
Telefon 0421 / 36 71 34 65
Fax 0421 / 36 71 10 14
Mail: [email protected]
VON J ÜRGEN WENDLER
Bremen. Dass der Energieträger Erdöl in
den nächsten Jahrzehnten weiter eine zentrale Rolle spielen wird, ist klar. Ebenso
klar ist aber auch, dass er zur Neige geht.
An zahlreichen Forschungseinrichtungen
– auch in Bremen – suchen Wissenschaftler
deshalb nach neuen Wegen bei der Energieversorgung. Einen Eindruck von der
Vielfalt der Forschungsansätze im kleinsten Bundesland vermittelt die Ausstellung
„Die Zukunft der Energie – Bremen nimmt
Kurs“, die am Freitag um 16 Uhr im Haus
der Wissenschaft eröffnet wird. Die Palette
der Themen reicht von Brennstoff- und Solarzellen über bessere Batterien für Elektroautos bis hin zur Nutzung von Gashydraten aus dem Meeresboden.
Energie ist ein Begriff aus der Physik, der
häufig anschaulich als die Fähigkeit beschrieben wird, eine Arbeit zu leisten.
Ohne Energie könnte kein Auto beschleunigt, keine Flüssigkeit erwärmt werden.
Um etwa die Körpertemperatur auf einem
bestimmten Niveau zu halten, muss der
menschliche Organismus chemische Energie in Form von Nahrungsmitteln aufnehmen und in Wärmeenergie umwandeln.
Das heißt: Eine Energieform verwandelt
sich in eine andere. Das Beispiel verrät zugleich Grundsätzliches über das Wesen der
Energie. Sie kann streng genommen weder
erzeugt noch verbraucht werden. Es geht
immer nur um Umwandlungsprozesse.
Ein anderer physikalischer Lehrsatz besagt, dass es grundsätzlich unmöglich ist,
zum Beispiel die einem Automotor zugeführte Energie vollständig auszunutzen.
Das heißt: Ein Wirkungsgrad – so der Fachausdruck dafür – von 100 Prozent ist unmöglich. Ein Teil der Energie geht immer als Abwärme verloren. Salopp kann man es auch
so sagen: Der Auspuff bleibt niemals kalt.
Dies hindert Forscher allerdings nicht daran zu versuchen, den Wirkungsgrad immer weiter zu verbessern.
Ohne elektrischen Strom wäre das moderne Leben nicht vorstellbar. Erzeugt wird er unter anderem mit Windkraftanlagen.
Die junge Frau an
Bord eines Forschungsschiffes hält
Methanhydrat in der
Hand, das auch als
„brennbares Eis“ bezeichnet wird.
Neuartige Solarzellen
Ein Beispiel hierfür sind auch die Solarzellen, die die von der Sonne gelieferte Strahlungsenergie in elektrische Energie umwandeln. An der Universität Bremen arbeiten Forscher an der Weiterentwicklung sogenannter organischer Solarzellen. Organisch bedeutet, dass die Zellen Kohlenstoff
enthalten, einen der Grundbausteine von
Lebewesen. Bei herkömmlichen Solarzellen wird hingegen Silizium verwendet, bei
dem es sich um ein anorganisches, das
heißt um ein zum unbelebten Teil der Natur gehörendes, Material handelt.
Das Vorbild für die neuartigen Solarzellen mit organischen Farbstoffen liefert die
Photosynthese, bei der Pflanzen mithilfe
des grünen Blattfarbstoffs Chlorophyll
neues Material bilden. Wenn Licht auf
Chlorophyllmoleküle trifft, erzeugen diese
elektrische Ladungen, die wiederum chemische Reaktionen in Gang setzen. In den
Solarzellen führt die von Farbstoffen aufgenommene Sonnenenergie dazu, dass ein
elektrischer Strom fließt. Zu den Vorteilen
dieser Zellen zählen das geringe Gewicht
und die geringen Herstellungskosten. Geplant ist, solche Zellen bereits in den nächsten Jahren auf den Markt zu bringen.
Dass sich selbst in Kläranlagen Strom erzeugen lässt, belegen die Arbeiten zu BioBrennstoffzellen an der Universität Bremen. Brennstoffzellen wandeln chemische
in elektrische Energie um. Sie bestehen
aus zwei metallischen oder metallbeschich-
Diese organische Solarzelle lässt sich problemlos falten oder
verbiegen. Auch Bremer Forscher arbeiten an der Entwicklung solcher Zellen.
FOTO: MARUM
teten Elektroden, zwischen denen sich
eine Membran beziehungsweise ein Elektrolyt, das heißt ein Stromleiter, befindet.
Die elektrische Spannung entsteht, weil
die Elektroden bei chemischen Vorgängen
unterschiedlich aufgeladen werden. In biologischen Kläranlagen verarbeiten Mikroorganismen im Abwasser enthaltene
Stoffe. Die Bremer Forscher lassen die winzigen Lebewesen diese Arbeit in einer Kammer der Brennstoffzelle erledigen. Dabei
reinigen die Organismen nicht nur das Wasser, sondern erzeugen zugleich Elektronen, die von einer der Elektroden aufgenommen werden. Über ein Kabel gelangen
sie zur zweiten Kammer, in der sich sauerstoffgesättigtes Wasser und die andere
Elektrode befinden. Dort bewirken die
Elektronen chemische Veränderungen –
mit der Folge, dass ständig Strom fließt.
Eine Zukunft ohne Auto wünscht sich
vermutlich nur eine kleine Minderheit der
Menschen. Doch welche Rolle das Auto in
Zukunft auch spielen wird – sicher ist, dass
sich beim Betrieb einiges verändern wird.
Als Hoffnungsträger gelten die Elektroautos, die bislang jedoch mit der gespeicherten Energie nur wenige Hundert Kilometer
weit kommen. Dann muss der Akku aufgeladen werden. Eine Arbeitsgruppe des
FOTO: WEISFLOG
FOTO: DPA
Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik
und Angewandte Materialforschung sucht
deshalb nach Wegen, die Batterietechnologie zu verbessern. Die Forscher setzen auf
die Weiterentwicklung der sogenannten
Metall-Luft-Batterien, bei denen ein Pol
aus Metall besteht, während der andere
von der Luft gebildet wird, die in die Batterie gelangt. Fortschritte erhoffen sich die
Experten vom Einsatz des Metalls Lithium.
Allerdings machen sie kein Hehl daraus,
dass es sich um Grundlagenforschung handelt, sprich: Das leistungsfähige Elektroauto mit Metall-Luft-Batterien bleibt zumindest vorerst Zukunftsmusik.
Brennbares Gas aus dem Meer
Ob dies auch für die Nutzung der Methanhydrate aus dem Meeresboden gilt, muss
sich noch zeigen. Ein großer Teil des Methans auf der Erde entsteht beim Abbau
von organischem Material durch Kleinstlebewesen im Meeresboden. An Land bildet
sich das brennbare Gas unter anderem in
Sümpfen, wo von der Luft abgeschlossenes
organisches Material verfault. Erdgas besteht zum weitaus größten Teil aus Methan. Wissenschaftler gehen davon aus,
dass die Methanhydrate im Meeresboden –
eisähnliche Gebilde, bei denen das Gas
zwischen Wassermolekülen eingeschlossen ist – mehr Methan enthalten als die bekannten Erdgasfelder. Bremer Forscher
sind an der Untersuchung von Methanhydratvorkommen beteiligt. Dabei geht es
nicht nur um die Frage, wie sie sich als
Energiequelle nutzen lassen, sondern auch
darum, ob sich das Methan aus den Gashydraten durch Kohlendioxid ersetzen lässt.
Dies wäre ein Weg, das bei Verbrennungsvorgängen freigesetzte Gas zu entsorgen.
Auch bei den Arbeiten einer Gruppe des
Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und
Meeresforschung und des Instituts für marine Ressourcen steht die Frage im Mittelpunkt, wie sich die Natur nutzen lässt – nun
allerdings als Vorbild. Die Wissenschaftler
erforschen die Baustrukturen einzelliger
Organismen aus dem Meer. Ihre Erkenntnisse nutzen sie, um das Gewicht von Konstruktionen zu verringern, auf denen die
Windkraftanlagen im Meer ruhen.
Die Ausstellung „Die Zukunft der Energie – Bremen nimmt Kurs“ wird am Freitag um 16 Uhr im
Haus der Wissenschaft, Sandstr. 4/5, eröffnet.
Der Eintritt ist frei. Das Haus ist montags bis freitags von 10 bis 19 und sonnabends von 10 bis
14 Uhr geöffnet.
Der Jupiter glänzt weiterhin am Nachthimmel
VON N ORMANN STENSCHKE
Bremen. Der Jupiter erscheint als erstes Gestirn nach dem Mond und ist bereits in der
Abenddämmerung über dem Südosthorizont leicht zu erkennen. Er hat nach seiner
Opposition zur Sonne kaum an Glanz verloren und bestimmt weiterhin den Nachthimmel. Die sehr hell erscheinende Venus
überholt die Erde auf ihrer Planeteninnenbahn und zieht dabei vor der Sonne vorbei.
Sie hat daher einen geringen Winkelabstand zur Sonne und wird von ihr am Taghimmel überstrahlt. Auch Merkur, Mars
und Saturn sind am Taghimmel nicht zu finden; sie stehen hinter der Sonne.
Der lichtschwache Uranus ist mit einem
Fernglas noch relativ einfach aufzuspüren,
weil der Jupiter weiterhin als ausgezeichnete Aufsuchhilfe dienen kann. Beide Planeten hatten am 21. September ihre Opposition zur Sonne und etwa zur gleichen Zeit
eine Konjunktion miteinander, das heißt ihren geringsten Winkelabstand zueinander.
Es ist allerdings von Vorteil, wenn man den
Uranus in den wenigen klaren Septembernächten in dem verwirrenden und lichtschwachen Sternfeld der Fische gefunden
hat. Betrug der Winkelabstand beider Planeten bei der Konjunktion am 19. September noch 0,8 Grad, so vergrößert er sich bis
zum 1. Oktober auf 1,4 und bis zum 31. Oktober auf über drei Grad. Dadurch wird die
Suche schwieriger. Uranus ist links über
dem Riesenplaneten zu suchen.
Im zeitlichen Umfeld der Konjunktion –
es war nach dem 8. Juni bereits die zweite
in diesem Jahr – sind die Bedingungen zur
Beobachtung der beiden Planeten besonders günstig. Bei der dritten Konjunktion
am 4. Januar kommenden Jahres, wenn
beide Planeten ihre Oppositionsschleifen
durchlaufen haben und Jupiter den sehr
langsamen Uranus wieder rechtsläufig
überholt – also von rechts nach links –, werden beide Planeten deutlich an Helligkeit
verloren haben. Trotzdem ist auch diese
dritte Konjunktion bedeutsam, denn Dreifachkonjunktionen zwischen zwei Planeten sind sehr selten. Die wohl berühmteste
ereignete sich im Jahre 7 vor unserer Zeitrechnung ebenfalls im Sternbild Fische. Es
Gr. Bärin
Gr. Wagen
Pollux
Zwillinge Castor
Procyon
Kl. Hund
war eine sehr auffällige und bedeutsame
zwischen Jupiter und Saturn, die auch über
einen längeren Zeitraum verfolgt werden
konnte. Mit großer Wahrscheinlichkeit handelt es sich bei dem Himmelsereignis, das
die Bibel als „Stern von Bethlehem“ schildert, um diese Dreifachkonjunktion.
Das oberhalb von Jupiter und Uranus befindliche Herbstviereck bestimmt jetzt den
Nachthimmel. Es besteht aus Sternen der
Sternbilder Pegasus und Andromeda. An-
DER STERNENHIMMEL
ÜBER BREMEN
Kl. Wagen
((Kl.Bärin)
Polarstern
Pola
Fuhrmann
Arktur
Bootes
Krone
Drache
M13
Capella
Kepheus
Beteigeuze
Orion
Algol
Aldebaran
(Siebengestirn)
Stier
Rigel
Jungfrau
Herkules
Perseus
Wega
Kassiopeia
(Werder-W)
Andromeda
M31
Deneb
Leier
Schwan
Schlangenträger
Widder
Pfeil
Altair
Fische
Eridanus
Walfisch
Himmelsanblick
am 1. Oktober 2010
um 24 Uhr und am
15. Oktober 2010
um 23 Uhr
Herbstviereck
Delfin
Adler
Pegasus
Uranus
Schütze
Jupiter
Wassermann
Steinbock
© WESER-KURIER · QUELLE: STENSCHKE
dromeda ist der Sage nach an einen Felsen
gekettet und soll dem Meeresungeheuer
Walfisch zum Fraß dienen, um den Meeresgott Neptun zu besänftigen. Der Walfisch,
Andromedas Erretter Perseus sowie ihre Eltern, das Königspaar Kassiopeia und Kepheus, sind als Sternbilder in Andromedas
Umgebung zu finden.
Links unterhalb von Perseus zeigt sich
bereits als erster Wintervorbote der Stier
mit dem auffälligen Sternhaufen Siebengestirn. Die übrigen Wintersternbilder, darunter der Orion, die Zwillinge und der Große
Hund mit dem hellsten Stern, Sirius, erscheinen erst in der zweiten Nachthälfte.
Am 1. steht der Mond im letzten Viertel
morgens im Sternbild Zwillinge. Am 7. ist
Neumond. An diesem Tag ist mit extremeren Tiden zu rechnen, da unser Trabant am
Tag zuvor mit 359 000 Kilometern Abstand
in Erdnähe steht. In der Nacht vom 19. auf
den 20. steht der Mond rechts über Jupiter
und Uranus und in der Folgenacht links
über ihnen. Um diese Zeit herum ist eine
Uranusbetrachtung schwierig, da das helle
Mondlicht stört, am 23. ist nämlich Vollmond in den Fischen. Am 31. beendet der
abnehmende Mond seinen Monatslauf im
Sternbild Krebs.
Die Tageslänge nimmt weiterhin sehr
stark ab, und zwar von 11 Stunden und 36
Minuten auf 9 Stunden und 36 Minuten.
Das entspricht einer durchschnittlichen Abnahme von fast vier Minuten pro Tag. Die
Sonnenaufgangs- und -untergangszeiten
sind am Monatsbeginn um 7.26 und 19.02
Uhr MESZ und am Monatsende um 7.20
und 16.56 Uhr MEZ. Am Sonntag, dem 31.
Oktober, um 3 Uhr endet die Mitteleuropäische Sommerzeit, und die Uhren werden
um eine Stunde auf 2 Uhr zurückgestellt.