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Seltsames Mondlicht

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Vor nicht allzu langer Zeit, vor der Erfindung des elektrischen Lichts, verließen sich die Bauern auf das Mondlicht um die Herbsternte einzufahren. Da alles zur gleichen Zeit reif war, gab es zuviel zu tun um die Arbeit bei Sonnenuntergang zu beenden. Ein heller Vollmond -- ein "Ernte-Mond" -- erlaubte es auch in der Nacht weiterzuarbeiten.

Das Mondlicht war gern gesehen aber jeder Bauer könnte Ihnen erzählen, dass es seltsam war. Wieso? Schauen Sie selber. Der Ernte-Mond des Jahres 2006 geht am 6. Oktober auf und, wenn Sie darauf achten, können Sie einige verwirrende Dinge bemerken:

1. Mondlicht raubt allem die Farbe, mit dem es in Berührung kommt. Betrachten Sie eine Rose. Im vollen Mondlicht ist die Blume hell erleuchtet und wirft sogar Schatten, das Rot ist allerdings verschwunden und wird durch Grautöne ersetzt. Tatsächlich sieht die gesamte Landschaft so aus. Es ist ein bisschen als ob man die Welt durch einen alten Schwarz-Weiß Fernseher sehen würde.

"Mond Gärten" nutzen diese 50er Jahre Qualität des Mondlichts zu ihrem Vorteil. Weiße oder silberne Blumen, die nachts blühen sind sowohl wohlriechend als auch schön anzuschauen unter einem Vollmond. Die Schönsten sind unter anderem die Four-O'clocks (Mirabilis Japonica), Moonflower Vines (Mondwinden), Angel's Trumpets (Engelstrompeten) — aber nur selten rote Rosen.

2. Wenn Sie lange genug auf die graue Landschaft schauen, wird sie blau. Der beste Ort um diesen Effekt zu beobachten, genannt die "Blauverschiebung" oder "Purkinje Verschiebung", nach dem Wissenschaftler Johannes Purkinje, der sie zuerst im 19. Jahrhundert beschrieb, ist auf dem Land, weit entfernt von künstlichen Lichtquellen. Wenn Ihre Augen sich maximal an die Dunkelheit angepasst haben, taucht das Blau auf. Filmproduzenten benutzen oft einen Blaufilter wenn sie Nachtszenen filmen um einen natürlicheren Effekt zu erzeugen und Künstler fügen nächtlichen Landschaftsbildern aus dem gleichen Grund blaue Farbe hinzu. Wenn Sie allerdings direkt zum Mond hinaufschauen ist er ganz sicher nicht blau. (Anmerkung: Feine Asche von Vulkanen oder Waldbränden kann den Mond blau erscheinen lassen, aber das ist eine andere Geschichte.)

3. Im Mondlicht können Sie nicht lesen. Öffnen Sie ein Buch unter dem Vollmond. Auf den ersten Blick sehen die Seiten hell genug aus. Wenn Sie aber versuchen die Worte zu erkennen, werden Sie scheitern. Wenn Sie zu lange auf ein Wort blicken, kann es sogar verschwinden. Mondlicht trübt nicht nur die Sicht, es ruft auch einen blinden Fleck hervor. (Weitere Anmerkung: Wie bei allen Dingen, gibt es auch Ausnahmen beim Menschen. Einige Leute haben sehr empfindliche Zapfen oder extra Hilfe durch die Stäbchen, was ihnen erlaubt auch bei Mondlicht zu lesen.)

Das ist alles sehr seltsam. Mondlicht ist nicht exotischer als Sonnenlicht, das von der staubigen Oberfläche des Mondes reflektiert wird. Der einzige Unterschied ist die Intensität: Mondlicht ist etwa 400.000 Mal schwächer als direktes Sonnenlicht.

Also, was machen wir nun daraus? Die Antwort liegt im Auge des Betrachters. Die menschliche Netzhaut ist dafür verantwortlich.

Die Netzhaut ist eine organische Digitalkamera mit zwei Arten von Pixeln: Stäbchen und Zapfen. Zapfen erlauben es uns Farben zu sehen (rote Rosen) und feine Details zu erkennen (Worte in einem Buch), funktionieren aber nur im hellen Licht. Nach Sonnenuntergang übernehmen die Stäbchen.

Stäbchen sind sehr empfindlich (1.000 Mal mehr als die Zapfen) und für unsere Nachtsicht verantwortlich. Ausgehend von einigen Berichten sind die Stäbchen in der Lage ein einziges Licht-Photon zu erkennen! Es gibt nur einen Nachteil: Stäbchen sind farbenblind. Folglich erscheinen Rosen bei Nacht grau.

Wenn die Stäbchen so empfindlich sind, warum kann man dann nicht bei Mondlicht lesen? Das Problem liegt darin, dass in dem Bereich der Netzhaut, die unser Gehirn für das Lesen nutzt, genannt die Sehgrube, fast keine Stäbchen vorkommen. Die Sehgrube ist dicht gepackt mit Zapfen, so dass wir am Tag lesen können. Bei Nacht wird die Sehgrube zu einem blinden Fleck. Das verbleibende periphere Sehen ist nicht mehr scharf genug um die einzelnen Buchstaben und Wörter zu erkennen.

Schlussendlich kommen wir zur Blauverschiebung. Sehen Sie sich den Abschnitt aus einer Ausgabe des  Journal of Vision aus dem Jahr 2004 an:

"Es sollte angemerkt werden, dass die Wahrnehmung der blauen Farbe, oder jeder anderen Farbe, in einer rein vom Mondlicht beleuchteten Umgebung, aus dem Grund überraschend ist, wenn man annimmt, dass die Lichtintensität unterhalb der Wahrnehmungsgrenze der Zapfen liegt. Wenn die Zapfen also nicht gereizt werden, warum nehmen wir dann Blau wahr?" 

Die Autoren der Untersuchung machen den Vorschlag einer bio-elektrischen Erklärung -- dass Signale von den Stäbchen von den umliegenden Zapfen aufgenommen werden, wenn eine Beleuchtung durch den Vollmond vorhanden ist (siehe dazu auch das Diagramm auf der rechten Seite). Dies würde eine Illusion der Farbe Blau erzeugen. "Unglücklicherweise," merken sie an, "gibt es bisher keinen direkten, physiologischen Beweis um diese These zu unterstützen oder zu widerlegen."

Es bleiben also einige Rätsel des Mondlichts offen. Halten Sie am 6. Oktober, unter dem Ernte-Mond, nach ihnen Ausschau.

Weitere Informationen über die Blauverschiebung im Mondlicht:

Die Blauverschiebung wird manchmal der spektralen Reaktion der Stäbchen zugeschrieben. Obwohl die Stäbchen nominal Farbenblind sind, reagieren sie nicht gleich auf unterschiedliche Farben: Stäbchen sind empfindlicher für blau-grüne Photonen und weniger empfindlich für rote Photonen. Sie können das bei Ihrer Rose im Mondlicht beobachten. Am Tage dominiert die rote Farbe die grünen Blätter. Bei Nacht ist dies umgekehrt. Die grünen Blätter sind klarer als die rote Blüte.

Egal welcher Teil der Rose jedoch hervorsticht, das Ganze ist grau. Dies liegt daran, weil die Stäbchen keine Farben unterscheiden können. Grautöne ist alles was wir bekommen.

Zapfen sind in der Lage Farben zu unterscheiden, da sie in drei Arten vorkommen: rot-empfindliche, grün-empfindliche und blau-empfindliche. Das Gehirn kann die Farbe eines Objektes erkennen, indem es bemerkt welche Art der Zapfen am meisten stimuliert wird.

Stäbchen, auf der anderen Seite, gibt es nur in einer Art -- einfarbig, was uns zurückbringt zum Rätsel der Blauverschiebung. Wenn Stäbchen keine Farben unterscheiden können, wie registriert das Gehirn dann Blau anstelle von Grau? Khan and Pattanaik's hypothesis der Signale der Stäbchen, die in die anliegenden, blau-empfindlichen Zapfen "fließen" liefern eine mögliche, aber nicht getestete, Erklärung.

Quelle: Science@NASA

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