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Dr. Schmidt erklärt die Welt

Als Universalgelehrter der nd.Redaktion weiß der Wissenschaftsredakteur Dr. Steffen Schmidt auf fast jede Frage eine Antwort – und wenn doch nicht, beantwortet er eben eine andere. Alle Folgen zum Nachhören auf dasnd.de/schmidt

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Folgen von Dr. Schmidt erklärt die Welt

111 Folgen
  • Folge vom 09.09.2023
    Sonnenstürme: Dann kriegt der Schutzschild eine Delle
    Ich bin über eine Schlagzeile gestolpert: Das Sonnenaktivitätsmaximum wird früher erreicht als erwartet. Wovon zum Teufel ist da die Rede? Die Sonnenaktivität sieht man – das heißt, mit bloßem Auge sieht man sie eher nicht, und mit Fernrohr sollte man sie sich auch nur mit entsprechenden Schutzmaßnahmen wie bei der Beobachtung von Sonnenfinsternissen in der Vergangenheit angucken, sonst sieht man hinterher gar nichts mehr – also die Sonnenaktivität zeigt sich daran, dass die Sonne Flecken kriegt. So was wie Pigmentflecken? Auf den ersten Blick ja. Nur dass der Grund und die Auswirkungen anders sind und die Flecken riesig. Da die Sonne ja ein paar hundert Mal größer ist als die Erde, sind die Flecken, die man von hier aus mit dem Fernrohr sieht, dann doch im Bereich etlicher tausend Kilometer. Okay, aber muss mich das interessieren? Weniger die Flecken als die Tatsache, dass mit den Flecken starke Veränderungen des Magnetfelds an der Sonnenoberfläche verbunden sind, die dann dazu führen, dass die Sonne größere Mengen an geladenen Teilchen in den Weltraum katapultiert, was man dann so freundlich Sonnensturm nennt. Und wenn uns so eine Welle von geladenen, hoch beschleunigten, hochenergetischen Teilchen auf der Erde erreicht, dann hat das durchaus Auswirkungen auf das Leben auf der Erde. Sonnenlicht kann stürmen? Nee, nee, das Licht nicht. Die Sonne kann einen Teil ihres Materials ausstoßen. Die Sonne ist ja, wie wir alle wissen, ziemlich heiß. So heiß, dass von den Molekülen – pardon: Atomen, Moleküle bilden sich noch nicht unter diesen Verhältnissen –, dass also die Atome, die sich bei dem Brennprozess in der Sonne, bei der Kernfusion, bilden, elektrisch geladen sind. Und wenn sich Ströme geladener Teilchen bewegen, dann ist das faktisch ein elektrischer Strom. Und wo ein elektrischer Strom fließt, entstehen. Im Falle der Sonne sehr starke Magnetfelder. Diese Magnetfelder können die geladenen Teilchen beschleunigen. Und wenn eine Unstetigkeit in der Magnetfeldverteilung auf der Sonnenoberfläche eintritt, wie sie ein Sonnenfleck darstellt, dann kann das dazu führen, dass Abermillionen solcher geladenen Teilchen ins All geschossen werden. Und wenn die Erde gerade dort ist, wo dieser Materiestrom hinschießt, was in vielen Fällen glücklicherweise nicht der Fall ist, dann passiert folgendes: Das Magnetfeld der Erde fängt die meisten geladenen Teilchen, die aus dem Weltall auf uns zuschießen, ein und macht sie damit in der Regel unschädlich. Wir haben also ein Schutzschild um uns rum? Das Magnetfeld ist unser wichtigster Schutz gegen die kosmische Strahlung. Wenn aber so ein massiver Materiestrom aus der Sonne auf das Magnetfeld trifft, dann kriegt dieser Schutzschild eine Delle. Das hat dann eine sichtbare Auswirkung, die Polarlichter, die sonst nur in der Nähe des Pols, also vielleicht bis Island, zu sehen sind. In extremen Fällen wie 1989 waren die in den USA sogar noch in Texas und in Florida sichtbar. Schön. Wo ist das Problem? Das ist ganz hübsch anzusehen, ja. Aber diese gleichen Teilchen treffen auch unsere Satelliten. 1989, bei dem letzten größeren Sonnensturm, mussten einige den Funkverkehr einstellen. Andere haben auch Schaden an der Elektronik genommen. Und was noch viel ärgerlicher ist: Diese Störungen im Erdmagnetfeld, das eingedellt wird und sich damit ändert, führen dazu, dass auf der Erde in Stromleitungen Spannungen induziert werden, die dort nicht hingehören. Mit dem Ergebnis, dass in Kanada, in Quebec, ein Teil des Stromnetzes neun Stunden lang ausfiel. Beim nächsten Sonnensturm könnte also richtig viel wichtige Infrastruktur ausfallen? Wenn uns ein größerer Strom wieder träfe, wäre der Schaden wahrscheinlich größer als 1989. Weil heute einfach viel mehr Elektronik an lebenswichtigen Stellen installiert ist und viel mehr vom Strom abhängt. Schon vor 150 Jahren sprühten in den USA infolge eines Sonnensturms die damals üblichen Drahttelegrafen Funken; teilweise wurden sogar die Papierstreifen in Brand gesteckt, auf denen die Telegramme getippt wurden. Können wir irgendwas tun, damit die Sonnenstürme nicht entstehen oder dass die uns nicht treffen? Nee, gegen Sonnenstürme können wir erst mal gar nichts machen. Wir müssen eher was dafür tun, dass unsere Infrastruktur robuster wird. Wenn sie – siehe das Stromnetz der USA, das haben wir ja gerade in Hawaii gesehen –, so vorsintflutlich ist, dass es noch nicht mal mit Bränden klarkommt, dann ist das schon übel. Und wenn es dann so wenig vernetzt ist, wie es in den USA zum Teil ist, oder in Kanada, dann ist das zumindest im Norden des Kontinents immer ein Problem. Je weiter südlicher, also näher an den Äquator wir kommen, desto weniger problematisch ist es. Dort ist der Schutz durch das Magnetfeld wesentlich effektiver. Wann war der stärkste Sonnensturm, der die Erde getroffen hat? Das kann man nur mithilfe von Methoden ähnlich der C14-Methode in der Archäologie feststellen. Das heißt, man kann gucken, ob bestimmte radioaktive Isotope, die sich typischerweise beim Eintreffen solcher Sonnenstürme auf der Erde bilden, ob die a) vorhanden sind, in einer bestimmten Eisschicht zum Beispiel, und b) wie hoch die Konzentration ist. Nach Daten aus dem Polareis traf wohl vor über 9000 Jahren der stärkste Sonnensturm die Erde. Da war mit Elektrizität noch gar nichts. Insofern wird es wahrscheinlich die eine oder andere Mutation bei Tieren und Pflanzen gegeben haben, die dann möglicherweise krankhaft, möglicherweise auch evolutionär effektiv war. Aber der Schaden hielt sich in Grenzen. Außer dass die Leute sich wahrscheinlich gewundert haben, wo sie überall Polarlichter sehen, die sie noch nie gesehen haben.
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  • Folge vom 26.08.2023
    Pan narrans und brennende Wälder
    Steffen, in den Berichten neulich zu den Waldbränden in Griechenland war manchmal von Brandstiftung die Rede, manchmal nicht. Kann sich der Wald denn ohne menschliche Brandstiftung, sei sie absichtlich oder fahrlässig, entzünden? Kann er. In den Weiten Sibiriens und Kanadas brennen hin und wieder Wälder fernab jeder Siedlung. Und vor einigen Jahren hat eine Untersuchung zum Brandgeschehen weltweit gezeigt, dass in Afrika viel mehr Brandherde existierten als etwa in Südamerika. Ein Großteil lag in den Trocken- und Feuchtsavannen, wo es reicht, wenn in der Trockenzeit ein Blitz einschlägt. Ich dachte, eine Entzündung durch Blitze ist trotzdem nicht sehr wahrscheinlich, weil es bei Gewittern meistens regnet. Bei uns schon. Im trocken-heißen Klima sind Trockengewitter aber häufiger. Es gab ja auch schon Waldbrände, als die Menschheit noch nicht die ganze Erde bevölkert hat. Die wurden im Wesentlichen durch Blitze und durch Vulkanismus ausgelöst. Wenn irgendwo Lava runterläuft, fackelt zuverlässig ab, was im Weg steht. Dagegen wird selbst in der Wüste zur Mittagszeit die Entzündungstemperatur von Holz eher nicht erreichbar sein, die liegt bei 230 Grad Celsius. In Ray Bradburys »Fahrenheit 451«, was knapp 233 Grad Celsius sind, geht es zwar um Papier, aber Holz ist offenbar dicht dran. Dann brauche ich kein Feuer zum Entzünden? Weder Flamme noch Funken. Das mussten die Portugiesen lernen, als sie für schnellen Gewinn bei der Holzverarbeitung auf Eukalyptus aus Australien setzten: Ätherische Öle, die manche Bäume bei großer Hitze ausdünsten, bilden mit Luftsauerstoff eine ziemlich explosive Mischung. Ein weiterer Grund, den Klimawandel in Schach zu halten. Auch wenn wir bei solchen Temperaturen noch nicht ganz sind. Da werden wir so schnell auch nicht hinkommen. Da müssten wir schon Verhältnisse wie auf der Venus haben – und dann sind uns Waldbrände egal, weil wir eh schon lange verkocht sind. Bei den Bränden hieß es aber auch, es gebe Hoffnung auf niedrigere Temperaturen und deswegen ein Nachlassen des Feuers. Brennt ein Wald bei 40 Grad schneller als bei 25 Grad? Nee, im Kern geht es um die Trockenheit. In der Schweiz zum Beispiel gab es in den letzten Jahren relativ viele Winterbrände auf Südhängen, also an Stellen, wo es durch Wind und Sonne besonders trocken ist. Und im Winter haben die meisten Leute eine Waldbrandgefahr nicht auf dem Schirm ... Die berühmte Kippe, die jemand aus dem Autofenster schmeißt, ist immer noch der Klassiker. Im Sommer oder an stark besonnten Stellen macht sich auch eine brennspiegelförmige Glasscherbe exzellent. Das berühmte Brennglas gibt es also auch. Aber wie wahrscheinlich ist es, dass dadurch Brände entstehen? Na, Flaschenscherben haben schon gute Voraussetzungen, wenn sie entsprechend liegen. Der Flaschenboden, zum Beispiel bei Sektflaschen, kann auch direkt als Linse dienen mit der starken Krümmung und dem dicken Glas. Da ist auch brennglasmäßig was zu holen. Schon vor 300 Jahren haben Leute mit großen Brennglaslinsen Metallschmelzen entwickelt. Heutzutage arbeiten solarthermische Kraftwerke damit, dass sie durch Brennspiegel an einem Punkt ein geeignetes Medium entsprechend erhitzen. Und die Wälder schützt man am effektivsten, indem man keine Menschen reinlässt? Wenn sie sich vernünftig verhielten, ginge es auch mit. Wir behaupten ja, vernünftige oder gar weise Menschen zu sein, Homo sapiens. Aber das halte ich für eine Übertreibung. Fantasy-Autor Terry Pratchett hat mal vorgeschlagen, den Menschen als Pan narrans zu bezeichnen, als Geschichten erzählenden Affen. Das trifft es genauer.
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  • Folge vom 19.08.2023
    Ist Schnarchen gefährlich?
    Bei mir im Schlafzimmer ist es ziemlich laut. Und zwar liegt das vor allen Dingen daran, dass ich schnarche. Warum ist das so? Wenn man schläft, entspannt man sich – und dummerweise entspannen sich dann auch die Zunge und das »Gaumensegel« im Mund. Schläfst du auf dem Rücken, dann fallen Zunge und Gaumensegel nach hinten und blockieren den Luftweg. Was im Luftweg rumliegt, wird von dem Luftstrom bewegt. Das verursacht dann diesen sägenden Ton. Wer ist betroffen? Es scheint so, dass vor allem Männer schnarchen. Denn Frauen haben bis zu den Wechseljahren durch die Hormonsituation eine höhere Grundspannung in den Muskeln im Mund. Außerdem begünstigt Übergewicht das Schnarchen. Denn durch mehr Fettgewebe verengt sich der Halsbereich. Auch übermäßiger Alkoholkonsum macht Schnarchen wahrscheinlicher. Denn der Alkohol lässt ebenso wie Schlaf- und Beruhigungsmittel Zunge und Muskulatur im Rachen erschlaffen. Und die Schlafposition ist mitentscheidend? Wenn du auf der Seite liegst und nicht auf dem Rücken, ist die Wahrscheinlichkeit geringer, dass du schnarchst. Ausgeschlossen aber ist es nicht. Und auf dem Bauch? In der Theorie sollte man glauben, dass du dann kaum schnarchst. Allerdings kenne ich aus der eigenen Familie einen Fall, bei dem tatsächlich jemand besonders laut schnarcht, wenn er auf dem Bauch liegt. Das Schnarchen ist vor allem für den Partner lästig. Ist es auch gefährlich? Wenn man gleichmäßig schnarcht, dann ist das zwar nervig, aber ungefährlich. Anders ist das bei der sogenannten Schlafapnoe. Sprich: Wenn du immer mal Aussetzer im Schnarchen hast, plötzlich Ruhe ist und du anschließend hechelst wie ein Hund, der gerade gerannt ist, dann ist eine Untersuchung im Schlaflabor zu empfehlen. Wer diese Atemaussetzer im Schlaf hat, der ist in der Regel auch nach acht Stunden Schlaf noch müde. Weil er durch diese Atemaussetzer erstens eine verringerte Sauerstoffversorgung während des Schlafs hat. Und weil er zweitens – ohne dass man es unbedingt merkt – regelmäßig aufwacht. Was kann ich gegen mein Schnarchen tun? Belastbare Studien, was tatsächlich hilft, gibt es meines Wissens nicht. Interessanterweise scheint es zu helfen, ein Blasinstrument wie Trompete, Oboe oder Klarinette zu lernen. Denn dadurch bekommen die Muskeln, die im Schlaf erschlaffen, eine höhere Grundspannung. Ich will aber kein Instrument lernen. Ist dann eine Operation das letzte Mittel für mich? Nicht unbedingt. Da stehen Risiko und Nutzen meist nicht in einem allzu günstigen Verhältnis. Du kannst dir aber beispielsweise von einem Kieferorthopäden individuell eine Schiene anpassen lassen, die den Unterkiefer nach vorne zieht, während du schläfst. Dadurch verändern sich die Raumverhältnisse im Rachen. Das kann helfen. Von der Stange sollte die im Interesse der Zähne aber nicht sein. Kommt das Schnarchen nur bei Menschen vor? Wie ist es mit unseren nächsten Verwandten, den Affen? Ich habe noch nie etwas von einem schnarchenden Affen gehört. Es gibt sogar eine Theorie, wonach das Schnarchen der Preis des Menschen für die Fähigkeit der differenzierten Lautbildung beim Sprechen ist. Bei Hunden aber gibt es einige Rassen, die häufiger schnarchen. Das liegt vor allem an der Züchtung. Weil bei ihnen Nase und Mund verwachsen sind? Richtig. Die Möpse zum Beispiel haben sehr häufig Atemprobleme. Bei denen wurde das Schnarchen gewissermaßen eingebaut.
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  • Folge vom 12.08.2023
    Wie heilen Wunden?
    Es passiert immer mal wieder, dass man sich verletzt und plötzlich eine Wunde hat. Und es fasziniert mich, wie schnell Wunden heilen beziehungsweise dass sie überhaupt heilen. Was sind das für Superkräfte der Haut? Das kommt auf die Wunde an. Die ideale Wunde zum schnellen Heilen ist, wenn der Schnitt glatt und nicht zu lang ist. Da ist nämlich kein Gewebe verloren gegangen. Wenn der Schnitt auch noch frei von Keimen ist, dann infiziert sich da auch nichts. Und wenn dann gleich ein Pflaster draufkommt, dann heilt das relativ gut ab. Schlechter sieht es zum Beispiel bei Brandwunden aus. Aber das sind eigentlich keine offenen Wunden, oder? Ich denke da vor allem an Brandblasen. Das ist die nettere Variante. Ich habe mal als Jugendlicher den Fehler gemacht, mit Blei vermischtes Zinn in Gipsformen zu gießen und die Gipsformen vorher nicht ganz austrocknen lassen. Das Zinn ist dann auf dem feuchten Gips weggespritzt, und ein ganzer Flatschen ist mir auf den Finger geflogen. Das ist schlecht geheilt, und da habe ich jahrzehntelang eine Narbe gehabt. Das sind ja Wahnsinns-Experimente. Hast du damals etwas mit der Wunde gemacht? Ich habe das einfach verpflastert. Irgendwer hat mir sicherlich auch noch eingeredet, man soll irgendeine Brandsalbe draufmachen. Aber das ist meines Wissens Blödsinn. Doch kommen wir auf den Schnitt zurück: Wenn die Haut relativ nah zusammenbleibt, dann kommen da einfach Hautzellen zum Nachwachsen; die teilen sich an der Schnittkante, und das Ganze wächst relativ zügig wieder zu. Wenn es eine blutende Wunde ist, sieht die Sache noch ein bisschen anders aus. Dann gibt es eine Zwischenstufe, dass die Wunde erst mal durch gerinnendes Blut geschlossen wird. Um Bakterien fernzuhalten. Das Blut spült Fremdkörper aus und schließt dann mithilfe der Blutplättchen sukzessive die Wunde. Das ist ein Typ von Blutkörperchen – Thrombozyten heißen die –, die für die Blutgerinnung zuständig sind. Die einzelnen Hautzellen, die dann die Wunde schließen, können allerdings auch zur sichtbaren Narbenbildung führen. Das ist insbesondere dann das Problem, wenn die Wunde etwas größer ist. Da kommen Hautzelltypen zum Zuge, die sogenannten Fibroblasten, deren Name nicht ganz zufällig mit Fiber, im Sinne von Faser anfängt. Weil die nämlich ganz viele Bindegewebsfädchen oder -fasern produzieren, um die Wunde zu schließen. Die sogenannten Collagenfasern. Bei größeren Wunden wandern diese Fibroblasten in die Wunde ein und produzieren dort einerseits neue Hautzellen, andererseits eben diese Collagenfasern. Und das kann dann im ungünstigen Fall auch zu so einer überschießenden Reaktion führen. Und dann gibt es eben sukzessive einen Narbenaufbau, der nicht mehr so erfreulich ist, weil sich die ganze Narbe deutlich über die umgebende Haut erhebt. Könnte man sagen, bei Narben haben die Zellen zu viel gearbeitet? Bei großen Narben, ja. Sind sozusagen eine übertriebene Reaktion. Aber der Kern der ganzen Sache ist, dass das Narbengewebe nicht ganz dasselbe ist wie das, was die Haut vorher ausgemacht hat. Weil die Zusammensetzung der Zellen und ihre Struktur in den einzelnen Schichten anders sind. Eine Narbe schließt erst mal die Wunde, ist aber für längere Zeit kein gleichwertiger Ersatz für das, was da vorher war. Lässt sich denn der Heilungsprozess beschleunigen? Auf jeden Fall dient das Pflaster dem Schutz vor Dreck und Ähnlichem. In vielen Fällen hat es auch noch den Vorteil, dass es die Wunde zusammenzieht und damit durch besseren Kontakt der Wundränder das Zusammenwachsen befördern kann.
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