Freitag, September 13, 2019

Wahrscheinlichkeit für Leben

Wie wahrscheinlich ist Leben im Weltall

Das neue Buch von Dirk Schulze-Makuch und William Bains wirft unter dem Titel "Das Lebendige Universum" [1] die Frage auf, wie hoch die Wahrscheinlichkeit für Leben im Universum ist. Die Autoren zergliedern den Weg zur menschlichen Zivilisation in mehrere Schritte, denen qualitativ eine Wahrscheinlichkeit zugeordnet wird. Einige Gedankengänge will ich aufgreifen und hier weiter entwickeln.

Die wichtigsten Schritte

Der Anfang ist am schwierigsten, wie ich weiter unten genauer betrachten will. Es geht um die Entstehung der ersten selbst-reproduzierende Entitäten (etwa Zellen) in der "Ursuppe". 
Wenn heißer Stein auf Wasser trifft entstehen komplexe Moleküle

Danach benötigt Leben eine zuverlässige Energiequelle, auf der Erde hat die Natur die Photosynthese gewählt. Eine gute Wahl, da die Sonne bei uns sehr viel Energie liefert. Auf anderen Planeten oder Monden könnten es vielleicht auch chemische Prozesse sein. Interessant ist hierbei, dass mehrmals in der Evolution Systeme zum Auffangen von Licht "erfunden" wurden. So unterscheidet sich das Chlorophyll in den Pflanzen grundsätzlich von den Rhodopsin in unseren Augen, das Licht aufnehmen kann und uns zum Sehen dient. Theoretisch könnte letzteres auch zur Photosynthese weiterentwickelt werden.
Photosynthese in Wasser un an Land bestimmen unsere Welt


Nach dem Einfangen von Licht ist die Umwandlung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff ein entscheidender Schritt. Erstaunlicherweise hat sich der erzeugte Sauerstoff über eine Milliarde Jahre nicht sonderlich in der Atmosphäre angereichert, da erst einmal alles Eisen und viele andere Substanzen oxidiert wurden. Erst als alles verrostet war, blieb Sauerstoff übrig und reicherte sich auf über 30% an!

Sehr schlecht für das damalige Leben, aber sehr gut für Tiere, die das nutzen konnten. Nur wenn es genügend Sauerstoff gibt, heute sind es 21%, können Tiere ohne Photosynthese Energie gewinnen.

Ein weiterer kritischer Schritt war der vom Einzeller zum Vielzeller mit spezialisierten Zellen, nur damit sind große Lebewesen möglich, so wie wir.
Viele Lebewesen entwickelten ein Gehirn, andere ein größeres.

Die Erfindung eines Gehirns hat mehrmals stattgefunden, so unterscheidet sich ein Octopus-Gehirn fundamental von unserem, obwohl der Octopus erstaunlich schlau ist. 
Der (vor-) letzte Schritt ist Intelligenz, wie sie bisher nur der Mensch entwickelt hat. Intelligenz  zusammen mit Sprache ermöglicht es Hochkulturen zu entwickeln. 
Zuletzt eine technische, industrielle Zivilisation die Weltraumfahrt betreiben kann was, nebenbei bemerkt, einen Planeten erfordert, der nicht viel größer als die Erde ist, sonst funktionieren Raketen nicht.

Der kritische Schritt: Das Leben

Betrachten wir jetzt den kritischen ersten Schritt der Urzeugung genauer, jenseits der Analyse im Buch. Evolution funktioniert nur, wenn es ein Objekt gibt, das von sich selbst Duplikate erzeugen kann. 
Dazu ist Energie nötig und chemische Substanzen, die Komplexität unterstützen. Vermutlich waren das von Anfang an Aminosäuren, aber selbst das wissen wir nicht sicher. Klar ist aber, dass bereits sehr früh auf der Erde Vorgänge abliefen, die zumindest teilweise eine Veränderung bei der Zusammensetzung der Kohlenstoffisotopen verursachten. So hat man 4,1 Mrd. Jahre alte Einschlüsse in Zirkon gefunden, die eine unnatürliche Zusammensetzung haben [2]. Wenn es Leben war, dann ist das Leben auf der Erde mindestens 4,1 Mrd. Jahre alt!
Da die Erde aber erst von 4,4 Mrd. Jahren entstand, lief der Prozess zum Leben offensichtlich relativ schnell ab. 

Wie waren damals die Bedingungen? Ein Planet, so groß wie der Mars, schlug auf der Erde ein und führte zur Mondentstehung. Die Erde war zunächst eine glühende Kugel die sich langsam abkühlte. Dabei wurde dann die Temperatur unterschritten, ab der Wasser flüssig wird. Wir stellen uns also die Ozeane als kochende Suppe vor, die massiv mit Mineralien aller Art "verschmutzt" ist. Zudem gibt es Stellen, an denen aus der Tiefe mehr Wärme aufsteigt und in sogenannten schwarzen Rauchern, unterseeische heiße Wasserquellen die es noch heute im Ozean in geologisch aktiven Regionen gibt und viel Energie an das Meer abgeben.

Dieses thermische Ungleichgewicht ist ein wichtiger Antrieb für chemische Reaktionen. Wenn man vereinfacht annimmt, dass die ganze Erde von einem Ozean bedeckt war und es überall brodelte wie in einem Kochtopf, so kann man zumindest grob abschätzen, wie komplex mögliche Moleküle werden können. 
Energie, Wasser und Mineralien sind die Elemente um Leben zu erzeugen.


Der Ozeanboden hatte eine Fläche von 82 *10^9 m². Geht man davon aus, dass eine ca 100 Meter hohe Wasserschicht im völligen Ungleichgewicht war, sind das ca. 10^13 m³ in denen die Chemie experimentieren konnte. Wenn pro Kubikmeter Wasser ein Gramm Chemikalien gelöst waren, so sind das 10^10 Kilogram und wenn Kohlenstoff als wichtigstes Molekül eine Rolle gespielt hat, sind das etwa 10^33 Kohlenstoffatome. Geht man von einer Reaktionsgeschwindigkeit von einer Million Reaktionen pro Molekül und Sekunde aus, führt das im Laufe von 300 Millionen Jahren auf 10^22 Reaktionen pro Molekül, zusammen mit den vielen Molekülen sind das 10^55 Versuche, die die Natur hatte. Dies ist natürlich eine sehr grobe Abschätzung, aber die Realität dürfte nicht um mehr als einen Faktor 10^20 davon abweichen.

Bei einem Würfelspiel könnte man mit 10^55 Versuchen leicht ein 70er Pasch werfen, also 70 mal hintereinander eine Sechs! Die Frage lautet also, gibt es bereits selbst-reproduzierende Moleküle die "nur" eine Komplexität von dieser Größenordnung haben. 

Einen interessanten Hinweis gibt die Analyse von Zellulären Automaten, die Stephan Wolfram im Buch "A New Kind of Science" [3] eingehend untersucht hat. Dort findet er, dass bereits ein Automat, der nur auf einer acht Bit langen Kette beruht und bereits Komplexität erzeugt. Das bedeutet in diesem Fall, in einer vom 256 verschiedenen Anordnungen findet man ausreichend Komplexität um beliebig komplexe Muster zu erzeugen. Das ist nicht mit Leben gleichzusetzen, aber sehr überraschend.

Betrachtet man die Komplexität vieler Proteine in Lebewesen, neige ich zur Antwort, ja das scheint plausibel, aber es ist schwer zu belegen. Möglicherweise benötigt man viel komplexere Moleküle, die menschliche DNA hat Milliarden Bausteine, aber es wurde ja auch nicht sofort ein Mensch in der Ur-suppe erzeugt! Leider gibt es keine Ursprünglichen Zellen mehr, alle haben im Lauf von 4 Mrd. Jahren enorm an Komplexität gewonnen und geben uns keinen direkten Hinweis auf die ursprüngliche Komplexität.

Sollte die Komplexität ausreichen, dann findet man sicher im Universum an verschiedenen Stellen Leben, benötigt man aber eine höhere Komplexität  dann endet man sehr schnell bei der Aussage, dass viele Universen, von der Größe wie unser sichtbares Universum sind, notwendig sind um den Zufall Leben zu generieren. 

Leben ist möglich

Wir wissen sicher, dass Leben möglich ist, sonst würden wir das Leben und wir uns nicht beobachten. Offensichtlich ist das Leben innerhalb kurzer Zeit, verglichen mit dem Alter der Erde, entstanden. Unter der Annahme, dass das Leben erst nach längerer Zeit in der Ursuppe entstanden ist, ist auch klar, warum das im Labor nicht leicht nachzuahmen ist. Die Bioreaktoren sind um sehr viele Größenordnungen zu kein und die Wartezeit ist zudem sehr groß, in menschlichen Maßstäben gemessen. 

Um entscheiden zu können, ob es eine Tendenz gibt, dass in Wasser unter günstigen Umständen Leben leicht entsteht hilft nur die Untersuchung vergleichbarer Bedingungen. Das bedeutet, wir müssen zu den Jupiter und Saturnmonden reisen, die offensichtlich Ozeane aus Wasser unter dem Eis haben. Wenn wir dort Leben entdecken, dann ist die Frage nach der Wahrscheinlichkeit für Leben gut eingegrenzt. Wenn wir immer nur sterile Welten antreffen, dann spricht einiges dafür, dass das Leben wirklich ein sehr seltener Zufall ist.

Warum wir das wissen müssen?

Bleibt noch die Frage, warum die Beantwortung der Frage nach der Wahrscheinlichkeit für Leben sehr brisant ist. 

Wenn die Entstehung von Leben ein relativ wahrscheinlicher Prozess ist, dann wird die Frage, warum wir bisher keine andere Zivilisation im Weltall getroffen haben wichtig. Tatsächlich erscheint es so, wenn ich dem Buch "Das Lebendige Universum" folge, dass die weiteren Schritte, etwa Photosynthese, sexuelle Fortpflanzung, komplexe Gehirne usw. vermutlich immer wieder erfunden werden, da die Evolution einfach ein extrem effizientes Verfahren zum Abtasten der Möglichkeiten ist. Genaugenommen sind die einzelnen Schritte nicht alle gleich einfach zu erreichen, aber hinreichend gut auffindbar.
In Erinnerung an Professor Ruder und das Weltall


Das bedeutet aber, wenn Leben leicht entsteht, dann entsteht zwangsläufig auf geeigneten Planeten nach einigen Milliarden Jahren eine weltraumfahrende Zivilisation. Für diese Zivilisation ist es möglich, unsere Galaxie, die "nur" 100.000 Lichtjahre groß ist, innerhalb einiger Millionen Jahre zu besiedeln.

Da diese Besiedelung offensichtlich nicht erfolgt ist, muss es noch ein zweites Problem geben, wenn man eine galaktische Zivilisation werden will. Dieses Problem wird oft als der Große Filter bezeichnet. Er könnte vor uns liegen und in Form von einer massiven Katastrophe eintreten. Diese Katastrophe wäre von derartigen Dimensionen, dass das Leben als solches auf der Erde vernichtet wird.
Was könnte es sein?
  • Ein Atomkrieg ist zwar schrecklich, würde aber vermutlich nicht einmal die Menschheit auslöschen sondern "nur" einige Milliarden Menschen töten.
  • Ein Biounfall könnte ähnliche Auswirkungen haben aber schwerlich das Leben als solches zerstören.
  • Der Klimawandel ist eher unter "harmlos" einzustufen, solange er nicht Verhältnisse wie auf der Venus erzeugt.
  • Kann die künstliche Intelligenz alles zerstören, darüber wissen wir wenig, Nick Bostrom hat das näher analysiert.
  • Gibt es noch unverstandene Naturgesetze oder Anwendungen analog der Atombombe, die einen Planeten komplett zerstören kann, das ist reine Spekulation.
Als alternative Erklärung kann natürlich dienen, dass wir einfach die Ersten sind und alles gut weiter geht. Damit das aber nicht reine Spekulation beleibt, ist es wichtig zu diesen Fragen intensiv zu forschen, insbesondere Astronomie, Biologie und Geologie können dafür wichtige Erkenntnisse bringen. 

Es wäre doch zu schade wenn der erste Funke Leben im Universum sich selbst auslöscht!

Quellen:

[1] Das lebendige Universum, Dirk Schulze-Makuch, Dr. William Bains, Springer Berlin Heidelberg, 2019, Print ISBN: 978-3-662-58429-3, Electronic ISBN: 978-3-662-58430-9
[2] Erstes Leben schon vor vier Milliarden Jahren? scinexx 2015
[3] A New Kind of Science. Wolfram Media Inc., Champaign Ill 2002. ISBN 1-57955-008-8.
 


Samstag, Juli 20, 2019

Zur Mondlandung

50 Jahre keine Menschen auf dem Mond

Genaugenommen sind seit 47 Jahren keine Menschen mehr auf dem Mond gewesen und ich will in diesem Post meine Meinung vertreten, dass das nochmal so lange so lange dauern wird, bis wieder Menschen den Mond betreten. Das liegt nicht nur am statistischen Argument, dass wir gerade in der Mitte zwischen zwei Mondflugphasen sind, ein Argument, das man schwer wiederlegen kann.

Warum gab es eine Mondlandung

Wer sich genau in die Situation der Politik in den 1960er Jahren hineinversetzt, der versteht, dass die Mondlandung nur aus einem einzigen Grund erfolgt: Wettbewerb der Systeme USA-UDSSR.
Nachdem die UDSSR den ersten Satelliten, das erste Tier, den ersten Mensch und nebenbei auch die erste Frau in den Weltraum geschossen und gesund zurückgebracht haben, war die USA eindeutig im Bereich Weltraumfahrt in den Rückstand geraten.
Den Mond virtuell erobern.

Kennedy gab daraufhin bekannt, dass die USA einen Menschen zum Mond senden und gesund zurückbringen. 
“We choose to go to the Moon in this decade and do the other things, not because they are easybut because they are hardbecause that goal will serve to organize and measure the best of our energies and skills, because that challenge is one that we are willing to accept, one we are unwilling to postpone, and one ..."

J.F. Kennedy Sept. 12. 1962

Es war also eindeutig ein Wettlauf, der zeigen sollte dass die USA besser sind. Es wurden Ressourcen in einem Umfang verwendet, wie sie nur aus Kriegen bekannt sind. Je nach Zählung 400.000 Mitarbeiter und 40 Mrd. US Dollar damaligen Wertes.

Der Mond, so verlockend nahe.

Die Risiken der Raumfahrer waren extrem groß, etwa 1:10, von den ca. 30 Astronauten sind drei im Apolloprogramm (während eines Tests der Apollo 1 Mission) ums Leben gekommen. Die anderen Astronauten hatten Glück, insbesondere bei Apollo 13, die haarscharf an einer tödlichen Katastrophe vorbeischrammte.

Das Programm war ein voller Erfolg, aber nach sechs Landungen wurde es langsam langweilig und das Programm wurde eingestellt. Die Kosten waren einfach nicht zu vertreten. Und das Ziel, erster auf dem Mond zu sein war auch längst erreicht.
Die UDSSR hat ihr eigenes bemantes Mondflugprogramm eingestellt. Einige unbemante russiche Sonden haben den Mond erreicht und sogar Proben zur Erde zurückgebracht.

Astronaut und Mond, Installation zum 50. Jahrestag der Mondlandung an der Linachsperre

Die Mondlandung blieb im kulturellem Gedächtnis der Menschheit tief verankert, sei es der Aberglauben, dass Teflon ein Abfallprodukt der Mondmission sei, dass man einige Politiker zum Mond schießen sollte, dass Rocket Science die schwierigste Wissenschaft ist, dass bald wieder jemand zum Mond fliegen sollte.

Ein neuer Mondflug

Warum sollten wir nochmals zum Mond fliegen?
  1. Aus wissenschaftlichen Gründen
  2. Als Tourist
  3. Aus kommerziellen Gründen
  4. Nationales Prestige

1. Wissenschaftliche Gründe

Ich persönlich fände es sehr reizvoll, wenn wir astronomische Geräte, etwa riesige Radioteleskope, auf der Mondrückseite hätten. Doch wer würde dafür 100 Mrd.$ ausgeben wollen? Es gibt noch viele weitere sinnvolle, bezahlbare Forschungideen, die naheliegender sind. Etwa die Erforschung der Saturn und Jupitermonde nach Leben, mehrere gute Weltraumteleskope zur Beobachtung unserer Umgebung in der Galaxie, möglicherweise mit Erkenntnissen zum Thema Außerirdische.

Die Mondfähre als Objekt um Studenten zu motivieren.

Ein anderes Großprojekt, die ISS, eine Weltraumstation mit vergleichbaren Kosten, ist wissenschaftlich kläglich gescheitert, es gibt nahezu nichts grundlegendes was dort entdeckt wurde.

2. Touristen zum Mond

Eine völlig abstruse Idee ist es, Touristen zum Mond zu fliegen. Die Kosten werden trotz SpaceX von Elon Musk im Bereich von 1 Mrd. pro Person liegen. Selbst ein Elon Musk würde aber nicht sein Leben riskieren nur um etwas Mondstaub durch einen dicken Handschuh anzufassen. Es fehlt schlicht an Milliardären, die soviel Geld ausgeben um ihr Leben zu riskieren.

Familienausflug zum Mond, heute kein Problem.

3. Kommerzielle Gründe

Auf dem Mond gibt es nichts, was es viel billiger auf der Erde auch gibt, das liegt schlicht und einfach daran, dass der Mond einmal Teil der Erde war. Rohstoffe zu Gewinnen wäre sinnlos, selbst wenn der Mond aus Gold bestehen würde, bedenke man, ein Kilogramm zu gewinnen würde ca. eine Million € kosten, der Wert wäre aber nur ca 40.000€, die schlechteste Mine der "Welt".

Rohstoffgewinnung auf dem Mond, Phantasie aus Pappe

Bleibt noch anzumerken, falls es für einen niedrigeren Preis möglich wäre, würde der Goldpreis natürlich in den Keller gehen und der Erfolg wäre dahin.

4. Nationales Prestige

Wie beim ersten Mondflug könnte ein Land, China, Indien? auf die Idee kommen, den USA nachzueifern und zu zeigen, dass man auch auf den Mond fliegen kann. Doch Zweiter ist nicht Erster. Es gibt viele Gebiete, in denen man die eigene technische Überlegenheit günstiger zeigen kann. Etwa Landung auf der Rückseite des Monds mit einer Raumsonde (China!).
Himmelwärts immer, Mondwärts nimmer!

Letztendlich ist aber Politik selten wirklich rational und daher kann ich nicht völlig ausschließen dass eine Nation ein derartiges Projekt durchführt. Allerdings sehr unwahrscheinlich.

Fazit: kein Mondflug

Nach Betrachtung aller möglichen Motive für einen Mondflug und der geringen Wahrscheinlichkeit, dass ein Motiv ausreicht um die immensen Mittel aufzubringen, sehe ich keinen weiteren Mondflug von Menschen zu meiner Lebenszeit. Ich bin allerdings immer noch froh, dass es mir gegönnt war, als Kind die ersten Schritte eines Menschen auf dem Mond erleben zu dürfen.






Donnerstag, Juli 11, 2019

Die Einheiten der Zeit

Von Sekunden, Tagen und Jahren

Eine der größten Innovationen der Menschheit war das Strukturieren der Zeit und später dann das Messen der Zeit mit Uhren. Durch unser frühes Eintauchen in das Zeitsystem während der Kindheit ist vielen häufig nicht bewusst, welch merkwürdiges System wir hier vor uns haben. Letztendlich ist es ähnlich wie bei allen Systemen, die über lange Zeit tradiert werden, man kann sie nur versteht, wenn man auch einen Blick auf die Ursprünge wirft.

Die grundlegenden Zeiteinheiten

Unser Leben haben wir zeitlich gegliedert. Beginnend mit der kleinsten Zeiteinheiten Sekunde über Minute, Stunde, Tag, Woche, Monat und Jahr.
Mehr zur Statistik weiter unten.

Die häufigste genannte Zeiteinheit [1] in Büchern ist der Tag und das Jahr. Diese sind auch die wichtigsten natürlichen Einteilungen für das menschliche Leben. Das Größenverhältnis der Zeiteinheiten folgt interessanten Regeln, bevor ich aber darauf näher eingehe, als Basis eine Erläuterung zu den Zeiteinheiten in unserer Kultur.

Der Tag

Für alle Lebewesen auf der Erde spielt die Dauer des Tages die wichtigste Rolle als biologischer Rhythmus. Wichtige Details dazu haben die Forscher Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash and Michael W. Young herausgefunden, die Chronobiologie liegt tief in unseren Zellen, die drei Wissenschaftler wurden dafür 2017 mit dem Nobelpreis geehrt [2].
Für viel der Start in den Tag, der Wecker läutet.

Was genau ein Tag ist, ist aber vielen Menschen nicht bekannt, die Vermutung, innerhalb eines Tages würde sich die Erde einmal um sich selbst drehen ist zwar nicht ganz falsch, genaugenommen ist es aber der Zeitabstand zwischen zwei Sonnentiefstständen, die um Mitternacht erreicht werden. Früher hatte man die Dauer zwischen zwei Sonnenhöchstständen (Mittag) gemessen, was einfacher ist. 
Dieser Zeitraum (24h) ist aber geringfügig länger als eine volle Umdrehung der Erde (siderischer Tag = 23,9345 h), da die Erde sich gleichzeitig um die Sonne bewegt und selbst wenn die Erde keine eigene Rotation ausüben würde (bezogen auf den Sternenhimmel) wäre nach einem Jahr ein "Tag" vergangen. 
Für das Alltagsleben spielt der Sonnenauf- und Untergang eine wichtige Rolle. Er trennt den lichten Tag von der Nacht. Aufgrund der schiefen Erdachse bezüglich der Umlaufbahn um die Sonne verschiebt sich der Sonnenaufgang nach komplizierten Regeln und führt insbesondere bei der "Sommerzeit" zu merkwürdigen Änderungen der gesetzlichen Zeit. 
Letztendlich gibt es Tag und Nacht und noch etwas differenzierter Vormittags und Nachmittags sowie den Abend bis 24h und die zweite Nachthälfte von Null Uhr bis Sonnenaufgang, was eine Zeiteinteilung in Vierteltage beschreibt.

Die Stunde

In Babylon hat man begonnen, den Tag in noch kleinere Stücke aufzuteilen. Der lichte Tag wurde in 12 Stunden geteilt und ebenso die Nacht. Damit waren zwar die Stunden nicht gleich lang, aber das hatte nicht gestört, zum einem, weil der Unterschied in südlicheren Breiten gering ist, aber auch weil es keine Uhren gab, mit denen man das heute leicht bemerkt.

Die zwölf Stunden, noch schlecht sortiert.
Warum 12 Stunden? Es liegt wohl an der prähistorischen Nutzung der Zwölf, die möglicherweise auf die 12 Monate zurückgeht, eine natürliche Teilung des Jahres durch den Mond. Weiterhin ist es die kleinste Zahl, die 2, 3 und die 4 als Teiler hat, was das Rechnen erleichtert. 

Die Minute

Will man die Zeit genauer bestimmen, muss man die Stunde teilen, analog zu den Teilern der Zwölf kann man noch die Fünf hinzunehmen (3*4*5=60) und erhält 60, als eine Zahl mit optimaler Teilbarkeit. Die Sechzig wird schon seit den Babyloniern im Sechzigersystem verwendet, für die Stundenteilung ist sie aber erst im 13. Jahrhundert eingeführt worden [3]. 
Altes Ziffernblatt mit Minutenteilung in Colmar.

Die Skala für den Minutenzeiger auf der Uhr kann durch den zusätzlichen Faktor Fünf leicht auf dem Ziffernblatt der Uhr abgelesen werden.

Die Sekunde

Steigt man noch Tiefer in die Zeitteilung, bietet sich die Wiederholung des letzten Schritts an, eine sechzigstel Minute, die Sekunde (pars minuta secunda). Damit hat eine Stunde 3600 Sekunden, aus der Betrachtung der Teiler ist jetzt auch noch die Sechs hinzugekommen. (2*3*4*5²*6=3600). Interessanterweise erreicht man damit auch ein Zeitintervall, das in der Natur durch den menschlichen Herzschlag annähernd realisiert ist. Zudem will es der Zufall, dass ein Pendel mit einem Meter Länge ca. eine Sekunde für eine Schwingung benötigt. 
Praktisch hat die Sekunde den Vorteil, dass das gleiche Ziffernblatt für Minuten und Sekunden verwendet werden kann. 


Ziffernblatt mit eigenem Sekundenblatt und ausführlicher Beschriftung

In der Moderne ist die Sekunde zur fundamentalen Zeiteinheit geworden, aus der alle anderen Einheiten, Minute, Stunde und auch Tag abgeleitet werden. Eine Einigung, ob das Jahr ebenfalls von der Sekunde abzuleiten ist, ist in Diskussion. 
Unser Zeitsystem basiert heute mit dem SI System auf der Definition der Sekunde, die sich aus dem abzählen bestimmter Atomschwingungen eindeutig bestimmen lässt.

Das Jahr

Neben dem Tag hat das Jahr eine fundamentale Bedeutung für unser Leben, insbesondere in Kulturen, die im Norden Ackerbau betreiben bestimmt der Jahreszyklus das Leben. Die Jahreslänge beträgt ca. 360 Tage, also wieder eine Zahl mit einfachen Faktoren (3*4*5*6=360). Ich kann mir gut die Priester im alten Babylon vorstellen, die beim genauen Zählen der Tage des Jahres auf 365,24 kamen und es einfach nicht glauben wollten, dass der Kosmos so wenig nach den Gesetzen der Zahlen funktioniert. Nur bei den Bänkern dauert das Jahr immer noch 360 Tage, aber dort ist eine Entkoppelung von der realen Welt nicht unüblich.
Der kürzeste Tag beginnt.

Was aber genau ist ein Jahr, viele denken, da würde die Erde einmal um die Sonne laufen, aber auch das ist nicht ganz richtig, dieser Zeitraum ist das siderische Jahr, 365,25636 Tage
Das Jahr wie wir es kennen, ist das tropische Jahr das 365,242190 Tage dauert. Es wird die Zeit zwischen den Frühlingspunkten des Sonnenaufgangs genommen. Der Frühlingspunkt ist durch die Tag- und Nachtgleiche nach dem Winter bestimmt. Da die Erde neben der Eigenrotation noch eine taumelartige Bewegung eines Kreisels durchführt (Dauer ein Platonisches Jahr 25700 Jahre), verschiebt sich der Frühlingspunkt etwas gegenüber dem astronomischen Ort, an dem die Erde einmal um die Sonne gelaufen ist. 
Der Grund, warum das Jahr am 1. Januar beginnt ist reichlich kurios. Eine gewisse Logik hätte der 21. Dezember, da das der Sonnentiefststand ist. Bei der Festlegung des Weihnachtsfestes wollte man diesen Tag als Christi Geburt nehmen, da es früher Messprobleme gab, legte man diesen Feiertag sicherheitshalber um 3 Tage nach hinten, auf den 24. Dezember. Für den Jahresanfang nahm man dann den Tag der Beschneidung von Jesu, die Beschneidung erfolgte 8 Tage nach Geburt und das ist dann der 1. Januar. Dies ist seit 1691 von Pabst Innozenz XII so festgelegt.

Der Monat beginnt, die erste Mondsichel am Westhimmel nach Neumond

Der Monat

Da das Jahr eine lange Zeit ist, musste es weiter sinnvoll unterteilt werden. Hier bot sich an, den Mond mit seinen auffälligen Phasen zu nehmen. Die Mondphasen wiederholen sich alle 29,53 Tage. Zwölf Mondphasenzyklen ergeben ca. 30*12=360 Tage. Wieder einer der Fälle wo sicherlich die Astronomen des Altertums die Haare gerauft haben, warum das nicht genau mit einem Jahr aufgeht.
Bemerkenswerterweise gibt es sechs verschiedenen Definitionen wie lange ein Monat dauert. Die Zeit, in der der Mond einmal um die Erde Umläuft beträgt 27,3217 Tage und damit spürbar kürzer als ein Mondphasenzyklus.

Im Mondlicht kann der Mensch gut sehen da unser Nachtsehen für bläulich optimiert ist

Für den Menschen hat der Mondzyklus direkt Bedeutung, in Mondnächten kann man sehen und gegebenenfalls auf die Jagd gehen oder mit einer Karavane in der kühlen Nacht ziehen. Auch der Zyklus der Frau ist, bei natürlichen Lichtverhältnissen, an diesen Zyklus angekoppelt.
Praktisch hat man die Monate mit unterschiedlicher Länge, 30 und 31 Tage festgelegt und den letzten Monat im Jahr, früher der Februar, mit den verbleibenden Tagen, zumeist 28 , manchmal 29 Tage versehen. Die Anomalie, dass der Juli und der August 31 Tage dauern wird in der Legende auf eine Bestimmung von Kaiser Augustus zurückgeführt.

Zunehmender Mond

Die Woche

Es gibt nur eine Zeiteinheit die mindestens zweitausend Jahre lang durchgezählt wurde, die Woche. Die natürliche Orientierung an den vier Mondphasen, Neumond, zunehmender Halbmond, Vollmond und abnehmender Halbmond ergeben jeweils etwa sieben Tage. Der Mensch kann sieben Objekte gleichzeitig wahrnehmen und daher können wir vermutlich am besten mit sieben Tagen planen.
Die Namen für die Einteilung basieren auf den sieben Himmelskörpern, die sich sichtbar am Firmament bewegen
Die Wochentage in der Logik der Astronomen
Zeichnet man die Himmelskörper auf einen Kreis in der Reihenfolge der scheinbaren Geschwindigkeiten, Mond, Merkur, Venus, Sonne, Mars, Jupiter, Saturn und folgt dann den Linien eines Heptagrams erhält man die Wochentage: 
  • Sonntag (Sonne) 
  • Montag (Mond)
  • Dienstag (Mars, Tyr im Germanischen der Kriegsgott)
  • Mittwoch (Merkur, Wodanz ~ Odin) 
  • Donnerstag (Jupiter, Kriegsgott Thor)
  • Freitag (Venus, Frigg, Frau von Odin)
  • Samstag (Saturn, wobei sich Samstag von Sabbat ableitet)
Der Mond wandert am schnellsten am Himmelszelt und gab dem Montag den Namen

Weitere Zeiteinheiten

Betrachtet man die Abstände der Zeiteinheiten, so gibt es einige größere Sprünge, die durch verschiedene Konstrukte überwunden werden. Häufig findet sich eine Binärteilung, das bedeutet, es wird durch Zwei, Vier oder Acht geteilt. Seltener kommt es auch zu einer binären Vervielfachung.

Stundenteilung

Die Stunde wird gerne in eine halbe Stunde und in eine Viertelstunde (sogar ein eigenes Substantiv!) geteilt. Das führt dann zur Besonderheit einer dreiviertel Stunde, etwa an Schulen die Dauer einer Unterrichtsstunde. Und zur oft falsch verstandenen dreiviertel Zehn, was 9:45 bedeutet.
Die berühmten Fünf Minuten (vor Zwölf) sind nichts anderes als eine zwölftel Stunde und werden aufgrund der Ziffernblatteinteilung in zwölf Elemente gerne genommen.

Tagesteilung

Wie schon erwähnt, wird der Tag auch in Hälften geteilt, einmal in lichter Tag und Nacht und, dazu orthogonal, in erste und zweite Tageshälfte. 
Einfache Einteilung des Tages

Der Tag ist damit in vier Teile gegliedert, Vormittag, Nachmittag, Abend und die zweite Nachthälfte, die wir meist nur im Schlaf erleben.

Jahresteilung

Ähnlich wie den Tag gliedern wir das Jahr in vier Abschnitte: Frühling, Sommer, Herbst und Winter. Aufgrund des etwas unlogischen Jahresanfangs und auch aufgrund der Ellipsenbahn der Erde um die Sonne ist der Beginn der jeweiligen Jahreszeiten nicht ganz einfach zu merken. 
Im Kalender wird der Frühlingsanfang, der früher auch der Jahresanfang war, mit der Tag und Nachtgleiche verbunden, zumeist der 21. März. Abweichungen davon können durch den Schalttag im Februar entstehen. Der Sommer fängt am längsten lichten Tag, dem 21. Juni, an. Der Herbst beginnt mit der zweiten Tag und Nachtgleiche am 22. September und der Winter beginnt am Tag des tiefsten Sonnenstands und der längsten Nacht am 21. Dezember. 

Eine neue Jahreszeit kündigt sich an!

Wenn man genau zählt, bemerkt man, dass die Jahreszeiten nicht exakt gleich lang sind, das liegt daran, dass die Erde im Winter näher an der Sonne ist (Das ist wirklich so!) und aufgrund des zweiten Keplerschen Gesetzes sich daher schneller bewegt. Der Sommer dauert fast fünf Tage länger. 
In Zahlen: 
Frühling: 92,76 Tage Sommer: 93,65 Tage Herbst: 89,84 Tage Winter: 88,99 Tage
Die Meteorologen teilen das Jahr anders ein um das Wetter etwas realistischer zu beschreiben. Meteorologisch beginnt der Winter am 1. Dezember, der Frühling am 1. März, der Sommer am ersten Juni und der Herbst am ersten September. 
In der Wirtschaft schneidet man das Jahr in Jahreshälften, die erste Hälfte beginnt logischerweise am 1. Januar, die Zeite am ersten Juli. Eine noch feinere Unterteilung sind die Quartale, jedes Unternehmen im Dax muss alle drei Monate berichten wie die wirtschaftliche Situation ist.

Ein achtel Jahr dauert sechs Wochen, eine Zeitangabe die wesentlich häufiger als vergleichbare Zeitabschnitte, wie fünf oder sieben Wochen, in Büchern genannt wird. 

Viele Jahre

Mehrere Jahre werden zu größeren Perioden zusammengefasst. Bei den Griechen spielte die Olympiade, also vier Jahre, ein wichtige Rolle, aber auch in unserer Welt beschreiben vier Jahre die Legislaturperiode der meisten Parlamente.

Das Jahrzehnt bietet sich als nächstgrößerer Abschnitt an und wird häufig mit Namen, wie etwa die Sechziger Jahre, versehen. 

Historisch spielen die Jahrhunderte eine überragende Rolle, merkwürdigerweise beginnt das 19. Jahrhundert am 1. Januar 1800 und endet am 31. Dezember 1899. Was bei Schülern immer wieder zur Verwirrung führt, auch wenn es aus Sicht der Zeitmessung logisch erscheint. Das Jahrhundert hat für den Menschen auch die spezielle Bedeutung, weil manche Menschen ein ganzes Jahrhundert erleben können

Das Jahrtausend, neuerdings oft Millennium genannt, ist der längste im allgemeinen Sprachgebrauch verwendete Zeitabschnitt. Das erste Jahrtausend begann im Jahr eins nach Christi Geburt, nicht im Jahr Null, da es das Jahr Null per Festlegung nicht gibt.

Statistik der Zeitabschnitte

Abschließend betrachte ich die Einteilung der Zeit aus statistischer Sicht. Welche Zeitabschnitte benutzen wir besonders gerne?
Meine Untersuchung basiert auf der Wortzählung in Google Books [4], dabei habe ich mich auf den Wortgebrauch im Zeitraum 2000-2008 bezogen.
Im folgenden Diagramm sind alle Zeitbegriffe mit ihrer Häufigkeit als rote Punkte aufgeführt. Damit man die Länge der jeweiligen Zeitintervalle besser sehen kann habe ich die Dauer als blaue Punkte in den logarithmischen Plot aufgenommen.
Die wichtigsten Zeiteinheiten, zum Vergrößern anklicken!
Offensichtlich sind Tag und Jahr die häufigsten Zeiteinheiten, wenn man vom Begriff Nacht absieht, der mehrdeutig ist. 
Die Länge der Zeitintervalle fädeln sich gleichmäßig auf eine Gerade, was bedeutet, dass der Faktor (3,5) zwischen den benachbarten Intervallen immer etwa gleich groß ist. Wir haben also für jedes Zeitintervall einen geeigneten Begriff.
Nach unten, also unterhalb der Sekunde findet man noch die Millisekunde (ms=0,001s) und die Nanosekunde (ns=1E-9s), wenn auch. sehr selten. Die Mikrosekunde (μs=1E-6s) ist zu selten, als dass man sie hier darstellen könnte. 
Der Begriff Millennium ist erst in den letzten Jahren häufiger geworden und wurde zur Veranschaulichung hinzugenommen.

Trägt man den Abstand der Zeiteinheiten auf, kann man die Faktoren besser erkennen.
Der Abstand gibt jeweils den Faktor zum Vorgänger an, etwa eine Woche sind 7 Tage.
Am Rand der "Zeit" werden die Intervalle größer, im Bereich von Stunden bis Jahre sind die Intervalle etwas kleiner, im Durchschnitt nur um den Faktor 3 auseinander, das entspricht Beispielsweise dem Fall "ein Quartal besteht aus drei Monaten". 

Mathematisch ist noch interessant, wie häufig die Primfaktoren in den Basiszeiteinheiten verwendet werden (Minute, Stunde, Tag, Woche Monat, Jahr).

Primfaktor:  2  3  5  7
Auftreten : 13  7  4  1

Die Teilbarkeit durch 2, 3 und 4 ist, wenn möglich, immer gegeben, die Woche bildet mit 7 eine Ausnahme, das kann aber auch daran liegen, dass die Woche ursprünglich aus sechs Tagen (Schöpfungsgeschichte!) plus einen Feiertag bestand. 

Schlussbetrachtung

Die Kulturgeschichte der Zeiteinteilung gibt interessante Einblicke in das Lösen von unlösbaren Problemen, wie das Auflösen komplizierter astronomischer Verhältnisse in einfache alltägliche Formulierungen.
Zudem zeigt sich, dass wir unsere Zeit nahezu optimal in praktische Intervalle geteilt haben.
Ich hoffe das Lesen bis hierher hat Spaß gemacht.

Ähnliche Themen:

Quellen:

[1] Abgerufen für 2007 bei books.Google.com/ngrams 
[2] Medizin-Nobelpreis für die innere Uhr, Spektrum.de
[3] Erste Quelle: John of Sacrobosco's Computus (ca. 1235) https://www.wikiwand.com/en/Minute
[4] Google Books ngram viewer

Donnerstag, Juni 20, 2019

Desertec-Watertec

Desertec neu gedacht

Desertec beschreibt die Idee, in der Wüste Strom für Länder im Norden zu erzeugen, die ungünstige Voraussetzungen für Solarenergie haben. Das Problem ist dabei, dass dadurch eine asymetrische Abhängigkeit entsteht und letztendlich in den Ländern mit großen Wüsten nur ein begrenztes Interesse daran besteht. Zudem sind Investoren sehr zurückhaltend, in Ländern mit instabilen politischen Systemen zu investieren. Die Lösung könnte eine Win-Win Situation werden, wenn wir Wasser gegen Strom tauschen!

Die größte Wasserverschwendung

Wenn es um Wasserverschwendung geht, denken wir normalerweise an die Industrie oder Privathaushalte. Aber eigentlich benutzen wir nur Wasser, etwa für die Toilettenspülung, und können es danach gut reinigen, so dass es in unseren Flüssen als Süßwasser ins Meer fließt. Die wirkliche Verschwendung ist, wenn Süßwasser mit Meerwasser vermischt wird. Dann ist Wasser nicht mehr für das Bewässern von Feldern geeignet!
Süßwasser im Überfluss, Rheinfall bei Schaffhausen
Wenn wir von einer globalen Wasserkrise sprechen, dann meinen wir den Mangel an Süßwasser, das zum Trinken und Bewässern nicht geeignet ist.
Meerwasser ist leider salzig und ungeeignet für Menschen und Pflanzen

Wir reden von einer unglaublicher Süßwasservernichtung, hier einige Zahlen: Pro Sekunde fließen allein von den 37 größten Strömen über 500.000 m³ Süßwasser in den Ozean [1]. Das sind an einem Tag 43.200.000.000 m³. Zum Vergleich, alle Deutschen (150 Liter/Tag und Person [2]) verbrauchen im Jahr  4.380.000.000 m³, genau ein Zehntel der Wassermenge, die jeden Tag verschwendet wird indem Süßwasser in die Weltmeere fliest und damit versalzt wird. Dabei sind "kleinere" Flüsse wie die Rhone mit 172.800.000 m³/d [3] noch nicht berücksichtigt.

Unterseeische Wasserleitungen

Die Idee ist jetzt, das Wasser aus geeigneten Flüssen dorthin zu leiten, wo es dringend benötigt wird, etwa in den nordafrikanischen Wüstenstaaten. Zwischen der Rhone Mündung in Südfrankreich und Algerien (Afrika) liegen etwa 700 km. Eine Wasserleitung im Meer ist erstaunlich leicht zu bauen, da man den Wasserdruck in der Leitung nicht durch massive Wände des dicken Rohrs (ca. 20 m Durchmesser) kompensieren muss. Die Leitung wird genauso verlegt, dass der Innendruck gleich dem Außendruck in der entsprechenden Tiefe ist. Das bedeutet, die Leitung beginnt relativ tief im Wasser, etwa in 100 Meter Tiefe (10 Bar) und steigt dann über 700 km kontinuierlich an, so dass Sie das Ufer in Algerien erreicht. 
Mögliche Wasserleitung nach Afrika

Der Bau der Wasserleitung kann bequem an der Küste erfolgen und das Rohr wird kontinuierlich in das Wasser geschoben. Beginnt man an beiden Enden, und schafft jeden Tag 200 Meter pro Werk, dann ist der Wasserleitungsbau nach 5 Jahren abgeschlossen. 
Die Wassermenge der Rhone entspricht in etwa dem Wasserbedarf von Ägypten [4], das das Nilwasser sehr intensiv nutzt und allein in der Landwirtschaft damit ein Einkommen von 13 Mrd. €/a erzielt [4].

Nutzung zur Bewässerung

Mit dem Wasser können nun ausgedehnte Flächen (38.000 km² vergleich Ägypten) bewässert werden, die zum Teil bereits heute bewässert werden, aber nicht ganzjährig Wasser zur Verfügung haben. Zudem könnte man durch geeignete Aufforstungsprojekte zusätzlich Wald anpflanzen, der als sehr wirksame CO2 senke bekannt ist. Ein Nebeneffekt könnte sein, dass durch das zusätzliche Wasser sogar ausgetrocknete Tiefbrunnen wieder gefüllt werden und durch die Verdunstung zusätzliche Niederschläge entstehen. Letztendlich dient das Wasser dazu, den bestehenden Grünstreifen in Nordafrika auszudehnen.
Garten in Marokko


Gegenleistung Solarstrom

Damit das Projekt ökonomisch für beide Seiten, Europäische Union und Nordafrikanische Staaten interessant wird, werden großflächig Photovoltaikanlagen an guten Wüstenstandorten aufgebaut. Der Stromexport sollte in vergleichbarer Größe liegen, wie der Wert des Wasserimports. Gehen wir davon aus, dass das Wasser jährlich einen Wert von 10 Mrd. € hat (0,2€/m³), dann würde dies einer Strommenge von 200 TWh (200 Mrd. kWh) zu einem Preis von 5 ct/kWh entsprechen. Zum Vergleich, in Deutschland erzeugen alle Solaranlagen pro Jahr (2018) 46 TWh[5].
Modelle für Solaranlagen in der Wüste

Für dies Stromproduktion in der Wüste müssen aber nur halb so viele PV Module montiert werden als in Deutschland, da, insbesondere im Winter, in der Sahara die Sonne länger scheint. Bei den aktuellen Preisen für große PV Anlagen liegen die Baukosten für 100 GW (peak) bei etwa 80 Mrd. €. Ein durchaus zu bewältigender Betrag, wenn man bedenkt, dass die Kosten von Flüchtlingen aus diesen Regionen jährlich in gleicher Höhe liegen. 

Die Vorteile

  1. Sichere Wasserversorgung für Nordafrika
  2. Sauberer Strom für Europa
  3. Fairer Handel, beide Seiten gewinnen
  4. Arbeitsplätze in den afrikanischen Partnerländern (Solarkraftwerke, Landwirtschaft)
  5. Kein Erpressungspotential, da Geschäft auf Gegenseitigkeit (Strom gegen Wasser)
  6. Förderung von Frieden und ökologisch sinnvollem Wohlstand
Ich hoffe, diese Idee findet Gehör und es würde mich sehr freuen, wenn die Idee weitergetragen wird.

Quellen:

Mittwoch, März 27, 2019

Dauerhaft Sommer- oder Winterzeit?

Sommerzeit oder Winterzeit

Politiker sind für mich schwer verständlich, aber die aktuelle Diskussion verstehe ich überhaupt nicht. Es gibt Pläne, die "Sommerzeit" dauerhaft einzuführen!

Warum Sommerzeit

Die Ursprüngliche Idee war, in der Kriegswirtschaft des I. Weltkriegs, die Menschen eine Stunde früher an die Werkbank zu bewegen. Das ist unter den Bedingungen des Kriegsrechts mal so verabschiedet worden. Nach Kriegsende wurde es wieder aufgehoben, ein weiterer Krieg und schon war die "Sommerzeit" wieder da. Danach wurde sie wieder aufgehoben, dann kam der Nahost-Konflikt, Ölpreis-Steigerung und wieder "Sommerzeit".
Jetzt herrscht wieder Friede im Land und diese unsägliche Zeitumstellung soll wieder abgeschafft werden. Das wäre sehr schön, gäbe es da nicht einen absurden Vorschlag: Dauerhafte Sommerzeit.

Was bestimmt die Uhrzeit

Seit die Menschheit die Zeit misst, gibt es eine Regel: Um 12 Uhr steht die Sonne am höchsten.
Das führt dazu, dass um ca. 6 Uhr die Sonne aufgeht und um 18 Uhr die Sonne wieder untergeht. Aufgrund der Lage der Erdachse verlängern sich im Sommer die Tage und im Winter sind sie eben kürzer. Das kann auch ein Parlament nicht ändern,
Wenn man glaubt, irgendetwas würde besser, wenn um 13 Uhr zukünftig die Sonne am höchsten steht, weil man eine Jahrtausende alte Tradition aufgibt, dann kann ich einfach nicht begreifen, wozu das gut sein soll?
Der Tagesablauf beginnt sich dann zu verschieben, da der Tag, oder besser das Tageslicht, eine Stunde später kommt, stehen die Leute statt um 6 Uhr um 7 Uhr auf, gehen um 13 Uhr in die Mittagspause statt um 12 Uhr und verlassen eben erst um 18 Uhr das Büro statt um 17 Uhr, weil die Arbeit damit ja nicht weniger wird!
Das Kino fängt dann um 21 Uhr an statt um 20 Uhr und so weiter. Es ist eine absolute Fiktion, dass es in irgendeiner Weise einen Vorteil gibt, da der Tag ja weiterhin 24 Stunden hat, nur die Uhr geht permanent um eine Stunde falsch.

Winter und Sommer

Bei uns ist das Wort Winter aufgrund des rauen Klimas nicht so beliebt wie der Sommer. Aber die beiden Jahreszeiten können überhaupt nichts für den Namen Winterzeit. Die Tatsache, dass zum Glück bisher im Winter die normale Astronomische Zeit galt, darf nicht zu einer sprachlichen Abwertung der Normalzeit führen. Es ist nicht die "Winterzeit" es ist einfach die normale Zeiteinteilung die Menschen seit ewigen Zeiten nutzen und die so gelungen ist, dass sie als eine der sehr wenigen Kulturleistungen weltweit Anwendung findet. Alle Uhren auf der Welt haben zwei mal 12 Stunden und um 12 Uhr Mittags zeigt der Zeiger nach oben um den Höchststand der Sonne zu symbolisieren. 

Danke für das Lesen

Vielen Dank, dass Sie so weit gelesen haben und ich denke, die Argumente sind so überzeugend, dass niemand dauerhaft die "Sommerzeit" will. Geben Sie die Gedanken weiter, nur so kann man verhindern, dass ein derartiger Unsinn wie "Dauerhafte Sommerzeit" von der EU eingeführt wird.

Ihr Blogger Eduard Heindl

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Montag, März 18, 2019

Autonome Weltumrundung ohne Energie

Ein Flug um die Welt

Historisch gab es schon viele Weltumrundungen, angefangen bei Magellan, dessen Schiffe  (1519-1522) die Welt umrundet haben, er selbst hat die Umrundung leider nicht überlebt. Ein unbekannter indonesischer Übersetzer, der in Lissabon eingeschifft wurde, war aber der erste, der tatsächlich die Welt umrundet hat.
Nach dem Roman "In 80 Tagen um die Welt", vielen erstaunlichen Einhand Segeltörns um die Welt und inzwischen buchbare Weltumrundungen in wenigen Urlaubstagen suche ich eine neue Herausforderung, wie wäre es mit einem Segelflugzeug, das die Welt umrundet?

Kann man autonom die Welt umrunden

Erstmals hat der russische Satellit Sputnik 1957 die Erde umkreist, auf einer Bahn im Weltall, das ist sicherlich schwierig, aber keine Weltreise in dem Sinn wie ich sie hier beschreiben will. Es geht um eine Reise, die von einem Startpunkt auf der Erdoberfläche beginnt, aber die Atmosphäre nicht verlässt. 

An meiner Hochschule in Furtwangen gab es dazu schon einmal ein kühnes Projekt "Relationship", ein Segelschiff, das in der Nordsee startet und selbstständig um die Welt segeln sollte, bis es an den heimischen Ufern wieder anlandet. Leider durfte das Schiff nur bis Lissabon fahren weil das Seerecht eine Weltumrundung eines autonomen Schiffs nicht erlaubt. Sehr zum Ärger der Studenten und Professoren an der Hochschule Furtwangen, die ein so großartiges Teamprojekt nicht zum Ende bringen durften.

Ein Segelflugzeug

Wie wäre es aber mit einem Flugzeug, besser einem Segelflugzeug?
Segelflugzeuge brauchen fast keine Energie zum fliegen.

Ein Segelflugzeug kann mit wenig Energie unglaublich weite Strecken zurücklegen, da es die Kraft des Windes und der Thermik nutzt. Die wenige Energie, die zum Steuern notwendig ist, können Batterien in Zusammenarbeit mit einigen Solarzellen liefern. 
Ein bemanntes Flugzeug, das nur Solarzellen für den Antrieb nutzt, hat die Welt schon umrundet, Solar Impulse 2, gestartet in Abu Dhabi, kam es nach einem Jahr, es gab eine lange Unterbrechung in Japan, wieder zum Startpunkt zurück.

Wie weit kann man Segeln

Normale Segelflugzeuge sind zunächst einfach durch den Piloten begrenzt, der ja nach einiger Zeit Schlaf benötigt und Tageslicht für die Steuerung nutzt. Der Streckenrekord für einen Dreiecksflug wurde von Ohlmann 2003 aufgestellt und liegt bei über 3008 km! Eine Strecke, die fast 10% einer Weltumrundung sind.
Ein ferngesteuertes Segelflugzeug könnte weit kommen.
Doch wo liegt das Limit, wenn der Flug nicht durch die fliegerischen Gewohnheiten limitiert ist sondern ein automatisches Segelflugzeug auf eine Weltreise geht?
Das erste Problem dürfte die Nacht auch deshalb sein, weil Segelflug stark von der Thermik abhängt, in der Nacht gibt es keine Aufheizung des Bodens und damit kaum "Thermikschläuche". Dabei besteht allerdings die Möglichkeit, dass zumindest über warmen Gewässern eine ausreichende Thermik existiert, damit zumindest die Nacht überbrückt werden kann.

Eine Alternative stellt der Wind über Gebirgen dar, der verschiedenen Wellen in den Luftmassen verursacht und damit sehr hilfreich sein kann, nicht zuletzt einige Segelrekorde wurden an den Anden geflogen, die hervorragende Leewellen erzeugen. Ein unbemanntes Segelflugzeug könnte dabei auch wesentlich größere Höhen ohne großen Aufwand nutzen.
Zudem gibt es Großwetterlagen die ebenfalls ausreichend Auftriebschancen bieten.
Eine neue interessante Beobachtung ist, dass Albatrosse den Scherwind an der Meeresoberfläche nutzen um fast unbegrenzt zu segeln.

Fliegen wie ein Albatros im Scherwind. (Quelle: Spiegel)


Bei ausreichender Kenntnis der globalen Windsituation ist es also verlockend, ein ferngesteuertes Flugzeug auf eine Reise um die Welt zu senden.

Wann startet der erste Versuch

Was mich abhttps://heindl.blogspot.com/2011/11/wir-werden-alle-fliegen.htmler an dieser Stelle verwundert, dass ich von einem derartigen Unterfangen noch nie gehört habe, das mag an meiner Ignoranz liegen oder an Problemen die ich nicht verstehe.
Zuletzt besteht einfach die Möglichkeit, dass es einfach noch niemand gewagt hat eine derartige Weltreise zu versuchen.

Quellen: