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Könnte Spiderman echt eine Wand hoch klettern?

Stand: 18.01.2016

Fragen des Alltags "Spiderman" | Bild: picture-alliance/dpa, Montage: BR

In der Schule lernen wir die kompliziertesten Formeln, aber wer erklärt uns die kleinen, alltäglichen Dinge? Warum ist die Banane krumm? Wieso ist Wasser nass? - Oft genug fällt selbst Wissenschaftlern die Antwort schwer. Wir haben ein paar der kniffligsten Fragen und überraschendsten Antworten zusammen gestellt. Auch für die Rätsel des Alltags gilt: Wer nicht fragt, bleibt dumm ...

Könnte Spiderman echt eine Wand hoch klettern?

Spiderman, der Spinnenmann

Er wird von einer genmanipulierten Spinne gebissen, und seitdem kann Peter Parker, alias Spiderman, die Wände hoch klettern. Senkrecht und auch kopfüber. Kein Problem, zumindest im Comic und Kinofilm - aber könnte Spiderman das auch in der realen Welt?

Geckos als Vorbilder

Es gibt viele Tiere, die Wände hoch gehen können: Geckos, Ameisen oder auch Fledermäuse. Insgesamt sind 225 kletterfähige Arten bekannt. All diese Tiere haben winzige Nanostrukturen an ihren Füßen und kleben so förmlich an der glatten Wand. Adhäsion heißt dieses Phänomen - das bedeutet, dass es trocken, also ohne Klebstoff funktioniert.

Mikroskopische Haftung

An jedem Zeh der Geckos sind hunderttausende mikroskopisch kleine Härchen. Sie sind etwa zehnmal dünner als ein menschliches Haar. Jedes dieser Gecko-Härchen spaltet sich an seinem Ende nochmals hunderte Male auf, in Nanohärchen. Die kommen in Kontakt mit der Oberfläche. Hier entsteht die Haftung: Auf jeder natürlichen Oberfläche ist nämlich ein hauchdünner Wasserfilm und die Nanohärchen tauchen quasi in ihn ein. Über sehr schwache, aber millionenfache Wechselwirkungen zwischen den Atomen und Molekülen von Wasser, Geckofuß und Wand entsteht dann die Haftung, die den Gecko an der Glaswand hält.

Verhältnis von Körpergröße zu Oberfläche

Je größer ein kletterfähiges Tier ist, desto größer müssen die Haftorgane werden, und zwar überproportional. Und darum gibt es eine Obergrenze, das haben im Januar 2016 Wissenschaftler der University of Cambridge herausgefunden. Ein Problem für Spiderman.

Spiderman bräuchte riesige Füße

Ein Mensch müsste nämlich 40 Prozent seiner Körperoberfläche mit Haftorganen bedecken, um sein Körpergewicht zu tragen. Wenn wir nur die Vorderseite rechnen, dann müssten davon sogar 80 Prozent in Haftorgane umgewandelt werden. Zum Beispiel durch riesige Haftfüße, sagt Forscher Walter Federle: "Spidermans Schuhe hätten dann Größe 145." Umgerechnet wären die fast einen Meter lang.

Unpraktisch im täglichen Leben

Es ginge also schon - doch so viel Haftfläche an den Füßen oder der Vorderseite des Körpers wäre im Alltag denkbar unpraktisch. "Das deutet darauf hin, dass es bei kletterfähigen Tieren eine natürliche Obergrenze gibt." Und die Obergrenze liegt in etwa bei der eines Geckos.

Hintertürchchen

Spiderman ist damit also vom Tisch? Nicht unbedingt. Wenn man die Nanostrukturen an den Füßen verbessern würde, könnte es doch noch klappen. Das US-Verteidigungsministerium experimentiert schon heute mit bionischen Haft-Pads, mit denen ein Mensch eine senkrechte Wand nach oben geklettert ist. Die gecko-ähnlichen Pads sind dabei nur so groß wie ein DIN-A-3-Blatt.

Warum knirscht Schnee?

Idealer Schalldämpfer

Schneeflocken rieseln zu Boden. Es schneit und alles scheint in Watte gepackt. Still ist es – eigentlich. Doch auf dem Neuschnee macht jeder Schritt knirschende Geräusche. Das liegt an den besonderen akustischen Eigenschaften des Neuschnees: Der frische Schnee besteht zu 90 Prozent aus Luft und ist wegen seiner geringen Dichte ein idealer Schalldämpfer. Die Hohlräume verschlucken den Schall. Dadurch klingen Stimmen, Autos oder auch die eigenen Schritte leiser.

Metamorphose der Kristalle

Der Schnee besteht aus Eiskristallen. Das sind sechsstrahlige, symmetrische Sternchen. Von jedem Strahl gehen wieder kleine Äste ab, die sich weiter verästeln. Der Schnee, über den wir laufen, enthält unzählige von diesen Miniatur-Eisästchen. Sie zerbrechen, wenn wir auf sie treten. Jedes Ästchen ist zwar mikroskopisch klein. Wenn aber Millionen davon brechen, entsteht das typisch knirschende Geräusch.

Je kälter, desto lauter

Wie leise oder laut der Schnee knirscht, hängt vom Alter des Schnees und von der vorherrschenden Temperatur ab: Je wärmer es wird, umso beweglicher werden die Eiskristalle. Bei Temperaturen um den Gefrierpunkt können sie sich verbiegen, ohne zu brechen. Ein Wasserfilm, der die Reibung verringert, liegt bei dieser Temperatur über den Kristallen. Die Folge: Es knirscht leiser. Sinken die Temperaturen weiter, wird ab minus sieben Grad Celsius das Eis spröde. Bricht es, gibt es ein lautes Knirschen. Es gilt: Je kälter es ist, umso lauter knirscht der Schnee.

Was ist die gefühlte Temperatur?

Gefühlte Temperatur

Im Wetterbericht, im Freundes- und Kollegenkreis ist oft von der sogenannten gefühlten Temperatur die Rede. Da werden in New York aus -15 Grad Celsius plötzlich -30 Grad "gefühlte Temperatur". Und Sie selbst kamen sicherlich auch schon in den Genuss dieses besonderen Fühlens: Wenn das Thermometer zwar +3 Grad versprach, aber es so eiskalt um die Ohren pfiff, dass Sie bibberten und klapperten wie bei -20 Grad.

Ganz offensichtlich weicht die gefühlte Temperatur oft von der tatsächlich gemessenen, objektiven Temperatur ab. Warum ist das so? Und wer stellt sich da eigentlich immer raus und fühlt?

Subjektives Empfinden

Unter der gefühlten Temperatur versteht man die wahrgenommene Umgebungstemperatur, die von unserem subjektiven Wärme- oder Kälteempfinden bestimmt wird. Egal, was das Thermometer anzeigt: Wie warm oder kalt wir es tatsächlich finden, das hängt auch von Wind, Schatten, der Luftfeuchtigkeit und unserer Kleidung ab. In der Sonne und bei hoher Luftfeuchtigkeit fühlt sich die Temperatur höher an, bei trockener Luft und Wind niedriger. "Bei feuchter Luft können wir nicht genügend Schweiß abgeben, weil der Schweiß einfach nicht verdampft, dann findet die äußere Kühlung nicht mehr statt. Bei Wind verdunstet die Feuchtigkeit auf unserer Haut schneller, damit kommt es zu zusätzlicher Kälte", erklärt der Münchner Allgemeinarzt und Tropenmediziner Dr. Nikolaus Frühwein. Die Kälte- und Wärmeempfindlichkeit ist außerdem abhängig von der Durchblutung, der Fettschicht, dem Hormonhaushalt und der Nervenreizbarkeit eines jeden Einzelnen.

Klima-Michel

Die Meteorologen des Deutschen Wetterdienstes berechnen das thermische Empfinden täglich mithilfe eines Modells eines standardisierten Menschen: dem sogenannten Klima-Michel. "Er ist männlich, 1,75 Meter groß, wiegt 75 Kilo und ist 35 Jahre alt. Im Sommer hat er nur ein leichtes Hemd an, im Winter kriegt er dann auch richtig dicke Winterkleidung und eine Kopfbedeckung", erklärt Meteorologe Andreas Friedrich. Beim Klima-Michel-Modell werden möglichst viele für den menschlichen Wärmehaushalt relevanten Parameter berücksichtigt, etwa die Lufttemperatur, die Windgeschwindigkeit, die Luftfeuchtigkeit, die Strahlungstemperatur, die Aktivität des Menschen und eben die Wärmeisolation der Kleidung. Die Berechnungen ergeben dann die Temperatur, die der Klima-Michel - der deutsche Durchschnittsmensch - wahrnimmt.

Windchill

Das Klima-Michel-Modell wurde von vielen europäischen Staaten übernommen.

In Amerika misst man die gefühlte Temperatur mit dem sogenannten Windchill-Modell. "Beim Windchill geht überhaupt keine Sonnenstrahlung ein, keine Luftfeuchtigkeit. Da wird nur ausgerechnet, wie stark wirkt jetzt der Wind - vor allem bei negativen kalten Temperaturen - auf den Menschen, wie stark wird die Haut zusätzlich abgekühlt", sagt Meteorologe Andreas Friedrich.

Folgen

Für uns und unsere Gesundheit ist die gefühlte Temperatur wichtiger als die tatsächlich gemessene. Sie bestimmt, wann Warnungen an Alten- und Pflegeheime gehen und bestimmte Bevölkerungsgruppen besonders geschützt werden müssen. Am besten kleiden und verhalten Sie sich entsprechend dieser Angabe.

Übrigens wäre die gefühlte Temperatur ungefähr gleich der tatsächlich gemessenen, wenn Sie bei einer gemäßigten Temperatur im Schatten spazieren gehen, dabei kaum Wind geht und eine normale Luftfeuchtigkeit herrscht.

Haben Erkältungen einen Sinn?

Schniefnasen-Alarm!

Alle Jahre wieder fangen wir uns in der Winterzeit eine oder mehrere Erkältungen ein. Für die meisten ist das unangenehm und ärgerlich. Doch Forscher sagen: Erkältungen sind auch gut für die Gesundheit!

Viren gibt es schon seit Jahrmillionen

Viren haben zum Beispiel in der Evolution des Immunsystems eine entscheidende Rolle gespielt. Denn sie haben eine Technik entwickelt, um sich selbst unliebsame Viren-Konkurrenz vom Leib zu halten. Das haben sich vor vielen Millionen Jahren Einzeller abgeschaut und so eine erste, rudimentäre Abwehr entwickelt.

Embryos brauchen Viren

Viren sind Weltmeister im Herumreichen und Weiterreichen von Genen. Große Teile des menschlichen Erbguts bestehen aus fossilen Viren, Virenresten oder anderen Virenbestandteilen. Einige sind sogar unentbehrlich für das Überleben von Embryos: Viren setzen das mütterliche Immunsystem zeitweise außer Kraft, sodass der "Fremdkörper" Embryo von der Abwehr der Mutter nicht angegriffen wird, was vor allem zu Beginn der Schwangerschaft wichtig ist.

Erkältungsviren schaden nur ein bisschen

Erkältungsviren schwächen einerseits die Reaktion der Immunzellen und auch die Erkältungssymptome selbst ab. Unsere Nase würde sonst noch stärker laufen. Dreißig bis vierzig Prozent der Infektionen mit Erkältungsviren verlaufen sogar völlig ohne Symptome ab, wir merken gar nicht, dass wir erkrankt sind.

Viren halten das Immunsystem auf Trab

Andererseits aktivieren Erkältungsviren unsere Abwehr, sodass sie in Alarmbereitschaft bleibt und wir uns vor anderen Bedrohungen besser schützen können. Und das tut auch unserem Körper gut, denn der Sparringpartner Erkältungsvirus ist lange nicht so gefährlich wie manch anderer Erreger. Bei Kindern regen Erkältungen übrigens Immunzellen dazu an, bestimmte Hormone auszuschütten, die dazu führen, dass mehr Immungewebe angelegt wird, zum Beispiel in den Lungen, der Nasenschleimhaut oder dem Darm.

Können sich Tiere auch erkälten?

Wild - bei Wind und Wetter draußen

Reh im Schnee

Kaum wird es draußen nass und kalt, fangen die ersten an, die Nase hochzuziehen. Bei uns Menschen ist das ein ungeschriebenes Gesetz. Aber wie ist das bei Wildschweinen, Rehen, Füchsen und Feldhasen? Sie sind bei Wind und Wetter draußen - können auch sie sich erkälten?

Triefnasige Wildtiere

Feldhase im Schnee

Wer bei Wildtieren genauer hinschaut, erkennt: Sie husten, schniefen und haben Triefnasen wie wir. Gerade im Winter, wenn das Futter knapp ist und die Kälte sie quält, ist auch das Immunsystem von Hase, Hirsch und Co. angegriffen. Aber bekommen sie dann tatsächlich eine Erkältung?

Fiese Parasiten

Wildschwein im Schnee

Wenn Wildschweine niesen und husten, sind ihre Lungen von einem Wurm befallen, der Lungenentzündungen hervorruft. Hustende Rehe leiden unter Rachenbremsenlarven: Die Parasiten, die in Nase und Rachenraum nisten, sollen herausgehustet oder -geniest werden.

Flattermann mit Schnupfnase

Enten auf zugefrorenem Teich

Was bei Vögeln wie Schnupfen aussieht und sich durch Schleim in den Nasenlöchern bemerkbar macht, kann Geflügelcholera sein. Diese bakterielle Erkrankung zieht Atembeschwerden und Lungenentzündungen nach sich und kann tödlich enden.

Vogelgrippe

Vogelgrippe in Indien

Vogelgrippe wird durch Influenzaviren hervorgerufen und auch als Geflügelpest bezeichnet. Die Symptome sind anders als die einer Grippe in unserem Sinn: Die Tiere leiden an Schwäche, Fieber, Atembeschwerden, Schwellungen, Durchfall und Bewegungsstörungen. Fast alle erkrankten Tiere sterben.

Wieso ist Eis mal weiß, mal klar?

Eis bleibt Eis

Eiswürfel

Eigentlich ist es doch immer das Gleiche: gefrorenes Wasser. Aber warum sind Eisberge schneeweiß, die Eiswürfel aus dem Kühlschrank aber durchsichtig wie Glas? Welche Farbe hat denn Eis eigentlich?

Hohler Grund

Eisscholle mit Eiszapfen

Im Prinzip ist Eis durchsichtig, wie Wasser. Friert Wasser langsam, wird das Eis durchsichtig wie bei einem Eiszapfen. Aber wenn zwischen den Kristallen Luft eingeschlossen ist, erscheint das Eis weiß. Genauso beim Schnee - und übrigens auch den Schaum von bunter Seife! Und wieso macht die Luft Eis weiß?

Eigentlich bunt

Eiszapfen an einem Ast

Licht wird am Übergang vom festen Aggregatzustand des Eises zum gasförmigen der Luft wie von einem Prisma in die Spektralfarben gebrochen. Folgen viele solcher Phasengrenzen aufeinander - Eis, Luft, Eis, Luft usw. - überlagern sich diese Spektren so oft, dass alle Farben addiert werden und weißes Licht ergeben.

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