Spezial - März 2000

"Chemie der Wunder & Physik vom Heiligenschein"

 

Chemie der Wunder

Weinende Ikonen, blutende Hostien, sich verflüssigendes Blut früher Heiliger -handelt es sich dabei um übernatürliche Phänomene oder gibt es wissenschaftliche Erklärungen ?

Ein Artikel von Luigi Garlaschelli in "Chemie in unserer Zeit" 3/1999, S. 152-157

 

Jedem sein Heiligenschein

Einen Heiligenschein kann unter bestimmten Umständen jeder Mensch tragen. Die physikalische Entzauberung dieses Phänomens geht jedoch mit der auf den ersten Blick irritierenden Erkenntnis einher, daß der Schein nur von seinem eigenen Träger wahrgenommen werden kann. So gesehen bleibt es beim Schein.

Ein Artikel von Hans Joachim Schlichting und Markus Uhlenbrock in "Physik in unserer Zeit" 4/1999, S. 173-175

 

 

 

Chemie der Wunder

Weinende Ikonen, blutende Hostien, sich verflüssigendes Blut früher Heiliger -handelt es sich dabei um übernatürliche Phänomene oder gibt es wissenschaftliche Erklärungen ?

 

Ein Artikel von Luigi Garlaschelli in "Chemie in unserer Zeit" VCH, 3/1999, S. 152-157

 

Die Wissenschaft beschäftigt sich per Definition mit noch ungeklärten Phänomenen. Einige davon sind schwer zu untersuchen und können teilweise sogar höchst unwahrscheinlich sein - wie Kugelblitze oder die Existenz von Yetis oder Ufos -, verletzen aber keine Naturgesetze. Von ganz anderer Art sind paranormale Phänomene wie Psi-Kräfte (Telepathie, Präkognition, Psychokinese) oder die Kommunikation mit Toten. Sollte sich für nur eines dieser Phänomene eindeutig beweisen lassen, daß es wirklich existiert, würde dies eine radikale Änderung im Paradigma der Wissenschaft herbeiführen. Diese Tatsache ist einerseits sicherlich eine anregende Herausforderung, verlangt andererseits aber gleichzeitig sehr gründliche Kontrollen. Leider hat die wissenschaftliche Untersuchung der paranormalen Phänomene auch nach über 120 Jahren noch immer keine überzeugenden Ergebnisse für die Wissenschaft geliefert.
Die Untersuchung von religiösen Wundern hat sich als noch schwerer faßbar erwiesen als die Untersuchung paranormaler Ereignisse im weltlichen Bereich. Wunder, die von Forschern eindeutig nach "harten" physikalischen und chemischen Gesetzen untersucht werden können, sind auf physikalische Wunder nichtmedizinischer Natur beschränkt, d. h. auf solche, die für mehr als einen Beobachter wahrnehmbar sind. Dazu gehören physikalische und paranormale Phänomene, aber keine Heilungen. Beispiele hierfür sind Wunderstatuen, weinende Ikonen und ungeklärte Änderungen von Aggregatzuständen wie die Verflüssigung von geronnenem Blut.
Natürlich stellen solche Untersuchungen nicht den Glauben der Gläubigen in Frage, sondern müssen sich auf die Untersuchung des Phänomens selbst beschränken, um zu
prüfen, ob jedwede natürliche Erklärung ausgeschlossen werden kann.

Das Blut von Sankt Januarius
Unter den religiösen Reliquien der oben genannten Art, die von der römisch-katholischen Kirche nach wie vor verehrt werden, sind Überreste des Blutes früher Heiliger. Allein in Italien, speziell gehäuft in der Nähe von Neapel, gibt es 190 "Blutreliquien". Einige dieser Blutproben werden - bei speziellen Gelegenheiten, normalerweise während religiöser Zeremonien - aus ihrem geronnenen Zustand heraus wieder flüssig, angeblich auf paranormale Art und Weise.
Wird einem lebenden Körper Blut entnommen und in ein Behältnis gegeben, bildet das lösliche Serumprotein Fibrinogen ein Netzwerk aus unlöslichem Fibrin, das Erythrozyten bindet. Es entsteht schließlich ein gallertartiges Gerinnsel. Dieses läßt sich mechanisch auflösen, hiernach kann jedoch kein weiterer Wechsel seines physikalischen Zustandes herbeigeführt werden. Eine erneute Verfestigung der Blutprobe wäre daher überraschender als ihre erstmalige Verflüssigung nach der Gerinnselbildung.

 

Die meistverehrte dieser Wunderreliquien ist ein Fläschchen, das eine dunkle, unbekannte Substanz enthält, die als das Blut von Sankt
Januarius angesehen wird, das seit 1389 in Neapel ein- oder zweimal jährlich verflüssigt wurde. Sankt Januarius war ein Bischof von Benevento, der während der Christenverfolgung durch Kaiser Diocletian im Jahre 305 enthauptet wurde. Die Reliquie, die sein Blut sein soll, tauchte mehr als zehn Jahrhunderte später in Neapel auf, um 1389.
Vor einigen Jahren schlugen wir vor, daß Thixotropie eine Erklärung für die Eigenschaften des Blutes von Sankt Januarius liefern könnte. Thixotropie ist die Eigenschaft von bestimmten Gelen, sich, wenn sie geschüttelt oder in Schwingung versetzt werden, zu verflüssigen und beim Stehenlassen wieder zu verfestigen. Der eigentliche Akt der Behandlung der Reliquie während der Zeremonie - wiederholtes Umdrehen der Flasche, um den Aggregatzustand des Inhalts zu prüfen - kann die notwendigen Schwerkräfte liefern, um die Verflüssigung auszulösen. Zur Untermauerung unserer Hypothese stellten wir erfolgreich thixotrope Proben her, die dem "Blut" des Januarius ähnelten, dabei setzten wir Materialien und Techniken ein, die im 14. Jahrhundert verfügbar waren. Durch Zugabe von Calciumcarbonat zu einer Eisenchloridlösung und anschließender Dialyse der Mischung durch ein dünnes Pergament wurde eine dunkelbraune Lösung erhalten, die sich beim Stehenlassen in ein Gel umwandelte und vollständig verflüssigen ließ, sobald man sie schüttelte oder ausreichend stark an die Flasche klopfte.
Einfache zerstörungsfreie Tests könnten jetzt an der echten Reliquie in Neapel durchgeführt werden, um diese Hypothese zu bestätigen.
Das Blut von Sankt Lorenzo
Im Unterschied zur Reliquie des Januarius, die vielen mechanischen Belastungen unterworfen ist, wird das große Gefäß mit dem Blut von Sankt Pantaleone in Ravello in Italien - das um den 27. Juli flüssig wird - niemals von seinem Platz bewegt, denn es ist hinter einem Gitter verschlossen; die Reliquie von Sankt Lorenzo in Amaseno , die die gleichen Eigenschaften hat, wird nur einmal im Jahr am 10. August vorsichtig aus ihrer Nische zum Altar gebracht. In diesen Fällen kann Thixotropie nicht als Erklärung dienen. Vielmehr scheint es so, daß die Verflüssigung vor dem Festtag einsetzt und viel später endet (präzise tägliche Aufzeichnungen fehlen). Sankt Lorenzo wurde am 10. August 258 unter dem römischen Kaiser Valerian durch Verkohlen auf dem Scheiterhaufen zu Tode gequält.

Ein kleiner Flakon, der angeblich sein Blut enthält, wird in der kleinen Stadt Amaseno (Frosinone) verehrt. Die Reliquie ist normalerweise in einem kleinen silbernen Tabernakel verschlossen. Am Morgen des 10. August wird sie in die Nähe des Altars gebracht und in eine Glasvitrine eingeschlossen. Dort können die Kirchgänger jede weitere Veränderung ihres Zustandes während der folgenden Zeremonie als Augenzeugen verfolgen.
An dieser Reliquie wurden bislang noch nie physikalische, chemische oder spektroskopische Untersuchungen vorgenommen. Am 10. August 1996 bekam ich die Erlaubnis, die Reliquie zu untersuchen: Sie besteht aus einem kleinen Glasgefäß, 15,3 cm hoch und 141,8 g schwer, das ca. 35 ml eines Substanzgemisches enthält. Am Boden des Gefäßes ist eine klumpige, braune Schicht, möglicherweise Sand oder Erde. Auf dieser Schicht befindet sich eine zweite, normalerweise feste, ebenfalls bräunliche Schicht, auf dieser wiederum eine dritte dünne, amorphere Schicht. Wenn die Verflüssigung eintritt, wird die mittlere Schicht klar, ändert ihre Farbe nach rubinrot und läßt sich durch leichtes Neigen des Flakons ungehindert im Gefäß bewegen.

Die unterste Schicht bleibt immer fest, während sich manchmal die oberste teilweise verflüssigt. Als ich die Reliquie untersuchte, war die mittlere Schicht flüssig, während die anderen beiden trüb und fest waren.
Ich schüttelte die Ampulle zehn Sekunden lang auf einem Reagenzglasschüttelgerät, um einen möglichen Thixotropierungsphasenübergang durch die Belastung auszulösen, aber der einzige Effekt war, daß sich die beiden oberen Phasen geringfügig mischten. Die unterste Schicht blieb unverändert und weiteres Schütteln für zehn Sekunden führte nicht dazu, daß sich der flüssige Zustand der viskosen Anteile veränderte.
Hiernach kühlte ich den kleinen Flakon ab, indem ich ihn am Hals einspannte und den unteren Teil in ein Eiswasserbad eintauchte. Nach wenigen Minuten war der ganze Inhalt zu einer trüben, braunen Masse erstarrt. Zum Schluß erwärmte ich das Wasserbad langsam von unten mit einem Fön auf die Zimmertemperatur (29-30°C), wobei ich die Temperatur über ein Thermometer kontrollierte. Bei 29-30°C schmolz der Inhalt des Flakons wieder und verfärbte sich rot, was eindeutig zeigt, daß es sich bei der beobachteten Änderung um einen einfachen temperaturabhängigen Effekt einer niedrig schmelzenden Komponente handelte.
Die rote Substanz kann unmöglich Blut sein, weil reines Blut typischerweise trüb ist; sogar eine klare Hämoglobinlösung würde sich zersetzt und seine hellrote Farbe über die Jahrhunderte verloren haben. Eine wäßrige Lösung wäre in dem unvollständig abgedichteten Flakon ausgetrocknet und würde nicht bei 30°C fest werden. Die Erweichungstemperatur und das gesamte Aussehen deuten darauf hin, daß die Reliquie aus Fetten, Wachsen oder einer Mischung aus beiden besteht, möglicherweise enthält sie eine öllösliche rote Farbe, z. B. "Drachenblut", ein Harz, das aus den Pflanzen Daemonorops propinquus, Dracoena draco oder Calamus draco Willd extrahiert wird, die den richtigen Rotton hat und während des Mittelalters häufig verwendet wurde.
Tatsächlich ist diese Reliquie in der Geschichtsschriftrolle für den Kirchweihenakt (1177) als Reliquie de pinguidine St. Laurentii Mart. (Reliquie aus dem Fett des Märtyrers Sankt Lorenzo) beschrieben. Das Phänomen der Verflüssigung wurde bis zum 17. Jahrhundert, als es seinen Namen "Fett und Blut" und schließlich nur noch "Blut" erhielt, nicht beobachtet. Diese Tatsache könnte sogar den Verdacht aufkommen lassen, daß die frühe Reliquie zur selben Zeit, als das Blut seine Verflüssigungseigenschaften "bekam", gegen die heutige ausgetauscht wurde (die diese Eigenschaften offensichtlich besitzt).
Eine der Hypothesen, das Verhalten des Blutes von Sankt Januarius zu erklären, war, daß die unbekannte Substanz einfach eine Mischung mit einem niedrigen Schmelzpunkt ist. Fest, wenn sie an einem kühleren Ort auf bewahrt wurde, schmelzend, wenn man sie zum wärmeren Altar brachte, in die Nähe von brennenden Kerzen inmitten einer inbrünstigen, glühenden Menschenmenge. Mischungen wie diese haben einen konstanten Schmelzpunkt, wohingegen die Blutverflüssigungszeremonie bei unterschiedlichen Innentemperaturen (Mai, September, Dezember) durchgeführt werden kann. Danach erscheint im Fall des Blutes des Januarius die Hypothese der Thixotropie plausibler.
Im Unterschied zum versiegelten Relikt des Januarius könnte ein kleiner Tropfen des "Blutes" von Sankt Lorenzo mit einer Spritze durch den gelockerten Korken entnommen und mit standardspektroskopischen und chromatographischen Methoden analysiert werden (UV-VIS, IR, GC-MS, HPLC usw.).

 

Weinende Ikonen
1995 wurde Italien mit seltsamen ,wundern" überschwemmt: Eine Anzahl von Statuen und Ikonen der Heiligen Jungfrau Maria hatten - wie verlautet - Tränen aus Blut geweint. Das tatsächliche Fließen der Tränen wurde niemals dokumentiert, obwohl viele Gläubige, die die wüst mit Blut beschmierten Ikonen  gesehen haben, schwören, daß sie tatsächlich Augenzeugen dieses Weinens waren. (Die Unzuverlässigkeit von Zeugen in stark emotional geprägten Situationen ist in der Psychologie bekannt.) Skeptiker behaupten, daß eine einfachere Erklärung für diese paranormalen religiösen Phänomene "fromme Streiche" sein könnten, die durch einen krankhaften Glauben motiviert waren, oder aber, daß sie durch Tricks entstanden sind.
Fragt man Chemiker, wie sie eine Statue zum Weinen bringen würden, wird manchmal vorgeschlagen, deliqueszente (zerfließende), hygroskopische oder andere chemische Verbindungen zu verwenden. Während ich erkannte, daß viel primitivere Methoden angewendet werden können, um eine Statue zum "Weinen" zu bringen - die tatsächlich auch in den vielen dokumentierten Fällen aufgedeckter Trickbetrügereien eingesetzt wurden - fragte ich mich,

wie ich eine Statue herstellen könnte, aus der aus heiterem Himmel scheinbar Tränen hervortreten. Als eine mögliche Lösung dieser herausfordernden Aufgabe schlug ich eine einfache Technik vor, die weder Löcher in Augenlidnähe noch mechanische, elektronische oder gar chemische Spielereien benötigt.
Was gebraucht wird, ist eine hohle Statue aus einem porösen Material wie Gips oder Keramik. Die Ikone muß mit einem undurchlässigen Überzug glasiert oder gestrichen werden. Wird die Statue dann durch ein kleines verstecktes Loch mit einer Flüssigkeit gefüllt, wird das poröse Material die Flüssigkeit adsorbieren, aber die Glasur verhindert, daß die Flüssigkeit austritt. Wurde die Glasur jedoch an den oder um die Augen herum unmerklich weggekratzt, werden tränenähnliche Tropfen austreten, als ob sie mit einem dünnen Luftstrahl herausgedrückt würden. Wenn der Hohlraum hinter den Augen klein genug und die ganze Flüssigkeit herausgetropft ist, bleiben davon nahezu keine Spuren mehr in der Ikone zurück. Als ich diese Idee testete, erwies sich dieser Trick als sehr zufriedenstellend: rätselhaft für alle Zuschauer. Natürlich könnte der gleiche Effekt auch mit anderen Methoden erzielt werden.
Die bekannteste der weinenden Madonnen war die von Civitavecchia in der Nähe von Rom. Forensische und röntgenologische Analysen bewiesen, daß sie aus massivem Gips war und die Flecken von richtigem Blut stammten. Dutzende von Zeugen, unter ihnen der Bischof der Stadt, "sahen" die Statuette weinen. Nichtsdestotrotz besteht immer noch Anlaß für ernste Zweifel: Es wurde gefunden, daß das Blut von einem männlichen Wesen stammte, und zudem sahen die Fotografien der Blutflecken, die unmittelbar nach dem ersten "Weinen" aufgenommen wurden, exakt genauso aus wie die, die nach zwölf weiteren vorgetäuschten Malen des "Weinens" gemacht wurden. Der Bischof verweigerte immer seine Erlaubnis, einen DNA-Vergleichstest bei den männlichen Mitgliedern der Besitzerfamilie machen zu lassen. Somit erscheint ein anfänglicher Trick gefolgt von einer Massenselbsttäuschung sehr wahrscheinlich. Wenn das Blut einfach auf die Statue aufgetragen wurde,
wäre noch nicht einmal ein verstecktes Flüssigkeitsreservoir nötig.
Von diesen "weinenden Ikonen" wurde nur eine einzige offiziell von der katholischen Kirche anerkannt: Das geschah 1953 in Siracusa (Sizilien). Dies ist bislang der bestdokumentierte Fall mit vielen Augenzeugen, die das Weinen gesehen haben, und es gibt sogar ein paar Amateurfilme, die zeigen, wie aus heiterem Himmel wäßrige Tränen auf dem Gesicht erschienen.
Eine sorgfältige Untersuchung einer exakten Kopie dieses Basreliefs (vom selben Hersteller wie das Original) hat gezeigt, daß es aus glasiertem Gips hergestellt war und einen Hohlraum hinter dem Gesicht besaß ...


Blutende Hostien
Ein deutscher Priester hielt im Jahre 1263 auf seinem Weg nach Rom an einer Kirche in der
kleinen Stadt Bolsena an, um die Messe zu zelebrieren. Er zweifelte - so sagt es die Legende - an der wirklichen Präsenz von Christi Körper in der Hostie, aber seine Zweifel verschwanden, als er sah, daß die Hostie blutete. Die rote Flüssigkeit befleckte die Altartischdecke und andere Gegenstände.
Das Wunder wurde bald sehr berühmt und inspirierte Papst Urban IV. dazu, das Festmahl Corpus Christi zur Verpflichtung für die gesamte Kirche zu erklären.
Jedoch könnten solche Phänomene mehr mikrobiologischen als wundersamen Ursprungs sein. Das unerklärliche Erscheinen von "Blut" auf Nahrungsmitteln wurde seit Jahrhunderten beobachtet, sogar bereits vor dem christlichen Zeitalter. Während der Belagerung von Tyrus durch Alexander den Großen waren seine Soldaten über das Auftreten von "Blut" auf ihren Brotlaiben erschrocken. Mindestens 80 solcher Fälle wurden später schriftlich in Europa belegt, bis sich im Jahre
1819 eine Epidemie blutender Polenta (ein italienisches Maisgericht) in Legnaro, in der Nähe von Padua ausbreitete. Die Aufregung über dieses Ereignis führte dazu, daß die lokale Universität ein Komitee gründete, das den Vorfall untersuchen sollte.
Der Pharmazeut Bartolomeo Bizio und später Christian Ehrenberg in Berlin identifizierten die rote Flüssigkeit als Farbstoff, der von Bakterienstämmen mit dem Namen Serratia marcescens produziert wird. Dieser Mikroorganismus wurde daraufhin umfassend untersucht; das rote Pigment wurde 1929 isoliert und sehr treffend Prodigiosin genannt (von lat. prodigium = Wunderzeichen). Seine Struktur wurde 1934 aufgeklärt und seine Totalsynthese im Jahre 1960 durchgeführt. Serratia kann sehr leicht auf Brotscheiben oder anderen stärkereichen Substraten - wie heiligen Opferhostien - unter feuchten und warmen Bedingungen kultiviert werden, wobei überzeugend rote Flecken entstehen.
Der direkte Beweis, daß das Wunder von Bolsena eine mikrobiologische Erklärung hat, könnte gefunden werden, indem man bereits existierende befleckte Kleidungsstücke auf die Anwesenheit von Prodigiosin (und nicht Hämoglobin) und Serratia-DNA (und nicht menschliche oder "göttliche") DNA untersucht.


 

Jedem sein Heiligenschein

Einen Heiligenschein kann unter bestimmten Umständen jeder Mensch tragen. Die physikalische Entzauberung dieses Phänomens geht jedoch mit der auf den ersten Blick irritierenden Erkenntnis einher, daß der Schein nur von seinem eigenen Träger wahrgenommen werden kann. So gesehen bleibt es beim Schein.

Ein Artikel von Hans Joachim Schlichting und Markus Uhlenbrock in "Physik in unserer Zeit" 4/1999, S. 173-175

 

"Dann muß ich noch eine Sache nicht zurücklassen, die größer ist, als daß sie einem anderen Menschen begegnet wäre, ein Zeichen, daß Gott mich losgesprochen und mir seine Geheimnisse selbst offenbart hat. Denn seit der Zeit, daß ich jene himmlischen Gegenstände gesehen, ist mir ein Schein ums Haupt geblieben, den jedermann sehen konnte, ob ich ihn gleich nur wenigen gezeigt habe... Diesen Schein sieht man des Morgens über meinem Schatten, wenn die Sonne aufgeht, und etwa zwei Stunden danach. Am besten sieht man ihn, wenn ein leichter Tau auf dem Grase liegt.... ich kann ihn auch anderen zeigen...".
Was der italienische Maler und Bildhauer Cellini (1500 - 1571) in diesem Bericht beschreibt, kann jeder erleben, so er denn bei Sonnenschein früh aufsteht und eine mit Tau bedeckte Wiese aufsucht. Scheint an diesem Tag die noch tief stehende Sonne, so werden wir eine mehr oder weniger deutliche Aufhellung um den Schatten des eigenen Kopfes erkennen. Wir werden außerdem Cellinis Beobachtung bestätigen können, daß wir bei einem anderen Menschen, den wir überreden konnten, bei der morgendlichen Exkursion dabei zu sein, keinen derartigen Schein sehen. Als aufgeklärte und demokratisch denkende Menschen werden wir daraus
nicht auf unsere Auserwählung schließen. Denn schnell wird uns unsere Begleitung klarmachen, daß er oder sie unseren Schein nicht sieht, wohl aber einen eigenen Glorienschein. Weil Cellini für seine Jähzornigkeit gefürchtet war, werden seine Begleiter es nicht gewagt haben, ihn durch eine solche Feststellung zu desillusionieren.

Beim Heiligenschein zeigt sich, daß der Beobachter offenbar mit zum "Versuchsaufbau" gehört. Natürlich muß es kein Mensch sein, eine Kamera tut es auch. Auch sie registriert einen Schein ausschließlich bei sich und nicht beim Fotografen. Vielleicht erinnern wir uns an dieser Stelle, daß auch andere optische Phänomene, wie etwa die Lage eines Spiegelbildes, die Wahrnehmung des Regenbogens und des "Schwertes der Sonne"  ebenfalls von der Lage des Beobachters abhängt.
Die physikalische Entzauberung des Scheins
Verfolgt man die Geschichte der physikalischen Aufklärung des Heiligenscheins, so erscheint es im nachhinein gesehen erstaunlich, wie lange es gedauert hat, das an sich einfache physikalische Phänomen zu deuten. Die Ursache dafür dürfte darin zu sehen sein, daß mehrere sich überlagernde Effekte zum Zustandekommen des Heiligenscheins beitragen.
In einer der ersten Erklärungen wurde davon ausgegangen, daß man in Richtung der Sonnenstrahlen blickend nur die beleuchtete Seite beispielsweise der Grashalme sieht, während bei größerer Abweichung von dieser Richtung immer mehr unbeleuchtete Anteile in den Blick geraten, was zu einer Verminderung der Helligkeit führt. In Analogie zum Mond, von dem man ja auch um so mehr sieht, je mehr sich die Blickrichtung der Richtung der Sonnenstrahlen annähert, wird
der Heiligenschein hier auf die Reflexion des Sonnenlichtes durch die Grashalme und die daran haftenden Tautropfen zurückgeführt. Hinzu kommt, was aber erst später erkannt wurde, daß bei schrägem Lichteinfall der Einfluß der Schatten der vorderen Objekte und die dadurch abgedunkelten hinteren Objekte immer größer wird.

Da der Schattenkopf gerade den Winkelbereich um den Sonnengegenpunkt (180°-Richtung) verdeckt, in dem die Intensität des zurückgestrahlten Lichtes maximal ist, erscheint der Lichtkranz dann besonders ausgeprägt, wenn der Schatten des Beobachters lang und somit der Schattenkopf klein ist, was bei tiefstehender Sonne der Fall ist. Außerdem verdunsten die Tautropfen im Laufe der Zeit, also mit steigender Sonne. Aber rechtfertigt die Verdunstung, daß das Phänomen zumindest für den normalen Beobachter so gut wie völlig verschwindet? Müßte es nicht auch zu beobachten sein, wenn kein Tau vorhanden ist, also beispielsweise wenn die Sonne untergeht?
Offenbar wird bei dieser Erklärung der überragende Einfluß der Wassertröpfchen unterschätzt. Deshalb haben sich spätere Untersuchungen vor allem der Rolle der Tröpfchen gewidmet. Betrachten wir einen Modellwassertropfen in Form einer Glaskugel oder eines wassergefüllten Rundkolbens. Wenn wir den frei im Raum positionierten Tropfen mit Licht bestrahlen, passiert nichts Auffälliges. Das Licht durchquert ihn und wird unmittelbar hinter ihm fokussiert. Wenn wir den Tropfen jedoch dicht vor eine weiße Fläche plazieren und - die Lichtquelle im Rücken - auf ihn blicken, leuchtet er um so heller auf, je näher wir uns der 180°-Richtung annähern. 

Dabei verhindert lediglich die Undurchsichtigkeit unseres Kopfes eine weitere Steigerung der Lichtintensität. Die Intensität des zurückgestrahlten Lichtes klingt mit zunehmender Abweichung von der 180°-Richtung sehr schnell ab. Der Heiligenschein wird also nur von den abweichenden Lichtstrahlen hervorgebracht und ist deshalb um so intensiver, je weiter man von den reflektierenden Tropfen entfernt ist.
Wenn wir den Modelltropfen aber vor eine farbige Wand plazieren, erstrahlt er - natürlich, möchte man sagen - in der Farbe der Wand. Damit stellt sich aber die Frage, warum der Heiligenschein auf der Wiese nicht in der grasgrünen Farbe erstrahlt. Mit dieser Frage haben sich Wissenschaftler lange auseinandergesetzt.

Das Ergebnis dieser Bemühungen zeigt diese Abbildung: 

Demnach treten zusätzlich zu der oben angesprochenen Reflexion der bestrahlten Oberflächen und der Retroreflexion durch die Tropfen weitere Effekte auf. Dies sind vor allem die verschiedenen Möglichkeiten der Totalreflexion an der Rückseite des Tropfens, der im Normalfall unregelmäßig deformiert ist. Der unterschiedlichen Ausprägung der einzelnen Beiträge entsprechend lassen sich verschiedene Varianten des Heiligenscheins beobachten.
Trotz der Dominanz der Wassertröpfchen beim Zustandekommen des Heiligenscheins läßt sich für den geübten Beobachter oft auch dann eine Aufhellung um den Schatten des eigenen Kopfes erkennen, wenn keine Tröpfchen vorhanden sind. Eine solche Situation ist oft dann gegeben, wenn die Schatten sehr lang sind und kein Kernschatten mehr auftritt. Dann sind nämlich auch 180°-Strahlen zu sehen. Möglich ist dies etwa beim Blick von einem Fernsehturm und unmittelbar nach Sonnenaufgang oder vor Sonnenuntergang. Auch vom Flugzeug aus läßt sich manchmal beobachten, wie der über Wälder oder andere einfarbige Flächen wie Sandge-
biete streifende Schatten von einer deutlichen Aufhellung umgeben ist. Für diese Erscheinung ist natürlich nur der zuerst erwähnte Effekt, der in Richtung der Lichtstrahlen vollständigen Ausleuchtung und der fehlenden Schatten der reflektierenden Flächen, verantwortlich.
In weiteren Ausgaben werden die Autoren über Heiligenscheine in der technischen Welt und über Strahlenkränze im Wasser berichten......

 

Copyright: Die Artikel in PHIUZ und CHIUZ dürfen eigentlich "nur für den persönlichen und sonstigen eigenen Gebrauch vervielfältigt oder verwendet werden", 'deshalb' habe ich hier auch nur Teile der Artikel, zwar in ungeänderter Form, aber eben nicht vollständig abgebildet. Weiterhin wurden die Literaturverweise gestrichen und somit auch die Literatursammlung nicht veröffentlicht. Es wurde nur ein Teil des zur Verfügung stehenden Bildmaterials verwendet,- die Bildunterschriften und Beschreibungen wurden weggelassen und die Autor-Biographien und Korrespondenzadressen wurde ebenfalls gestrichen.

Ó Sven Haferkamp 01.03.2000  webmaster@extropie.de       [Home]