Wunderkammer Natur E-Book

Leopold Mathelitsch

• Herausgeber: Verlag Anton Pustet
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2023

Seitenzahl: 221

Beschreibung

Ein Sammelsurium an verblüffenden Naturphänomenen. Eine Wunderkammer zum Mitnehmen! Seit Jahrhunderten sind Menschen von den Phänomenen der Natur fasziniert, "Kurioses" und "Unbekanntes" wurde einst von den Reichen auch in sogenannten Kuriositätenkabinetten ausgestellt. Und heute: Das Staunen über die Wunder der Natur ist ungebrochen, die Neugierde auf Antworten ebenso. Dieses Buch gibt so vergnügliche wie auch allgemeinverständliche Antworten auf Fragen, die sich uns beim Betrachten der Welt stellen mögen. Als Ordnungsprinzip dienen die vier Urstoffe der Antike, die einst Plato derart reihte: Feuer, Erde, Luft und Wasser. Warum ist die Erdoberfläche beweglich? Wie alt wird die Erde? Lässt sich bei Schwerelosigkeit ein Feuer entfachen? Kann eine glühende Zigarette eine dampfende Benzinlache entzünden? Wie schwer ist Luft? Wie viele Teilchen stecken in unserem Atem? Liefern Eisberge Trinkwasser? In welche Wassertiefe kann ein Mensch tauchen? Erst das Verstehen führt vom Wundern zum Bewundern. Und eines ist gewiss: Das phänomenale Zusammenspiel aller Naturkräfte ist es wert, bewundert zu werden! - 160 Fragen an die vier Elemente – einfach beantwortet! - Kurioses und Wissenswertes - Ein Buch für die ganze Familie - Die antiken Urstoffe Feuer, Erde, Luft und Wasser als Leitkategorien

Leseprobe

Leopold Mathelitsch

Christian B. Lang

WUNDERKAMMERNATUR

Erstaunliche Phänomene:Feuer Erde Luft Wasser

VERLAG ANTON PUSTET

Impressum

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek

Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.

© 2023 Verlag Anton Pustet

5020 Salzburg, Bergstraße 12

Sämtliche Rechte vorbehalten.

Lektorat: Markus Weiglein

Layout, Grafik und Produktion: Nadine Kaschnig-Löbel

Coverfoto: Ana Duque/shutterstock.com

eISBN 978-3-7025-8103-9

Auch als gedrucktes Buch erhältlich, ISBN 978-3-7025-1076-3

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INHALT

Einleitung

FEUER

SONNENEUER UND IRDISCHES FEUER

Warum brennt die Sonne so heiß vom Himmel?

Was ist der „Pazifische Feuerring“?

Warum sind Vulkane immer noch unberechenbar?

Was ist ein Hotspot?

Was sind Beispiele für „tödliche Vulkane“?

NÜTZLICHES FEUER

Wie kam das Feuer auf die Erde?

Woraus besteht Feuer?

Wie wurde Feuer entzündet?

Kann bei Schwerelosigkeit ein Feuer entfacht werden?

Auf welche Weise nutzte der Mensch Feuer als Lichtquelle?

GEFÄHRLICHES FEUR

Warum brennen immer mehr Wälder ab?

Was verführt zum Brandstiften?

Was löst gefährliche Brände aus?

FLAMMEN

Wie bildet sich eine Flamme?

Kann eine glühende Zigarette eine Benzinlache entzünden?

Wie kann ein Metallgitter Leben retten?

Wie entstehen Farben?

Wie entstehen farbenfrohe Feuerwerke?

Woher stammen die rätselhaften Linien im Sonnenfeuer?

Gibt es besonders heiße oder kalte Flammen?

FEUR UND EISEN

Was sind Rennöfen?

Was macht Stahl aus Österreich so besonders?

Was ist so außergewöhnlich am „Schwert der Sarazenen“?

Kann man brennendes Eisen als Treibstoff nutzen?

FEURIGE BESONDERHEITEN

Wie funktionieren Feuerspucken und Feuerschlucken?

Warum bekommt man beim Feuerlaufen keine Brandblasen?

Was haben Feuerkäfer, -ameise und -salamander mit Feuer zu tun?

Was versteht man unter der Scoville-Skala?

Welche Rolle spielt Feuer in den Künsten?

WÄRME UND TEMPERATUR

Ist Wärme ein Stoff?

Ist Wärme Bewegung?

Was also ist Wärme – und was ist Temperatur?

Wie misst man die Temperatur?

Wo werden extreme Temperaturen verzeichnet?

ERDE

UNSERE ERDE

Woher wissen wir, woraus die Erde zusammengesetzt ist?

Woraus besteht die Erde?

Ist die Erde eine Birne?

Wie und wann entstand die Erde?

Welcher Entstehungszeitpunkt lässt sich aus der Bibel ableiten?

Warum ist die Erdoberfläche beweglich?

Wie stark kann sich die Erdoberfläche aufwölben?

Gibt es Magnetberge?

Wie stabil ist das Magnetfeld der Erde?

Wie alt wird die Erde?

KINDER DER ERDE

Woraus bestehen wir?

Können wir noch größer werden?

Können wir noch klüger werden?

Können wir noch älter werden?

MENSCHHEITSGESCHICHTE IN UND AUF DER ERDE BEWAHRT

Wie lässt sich Verborgenes unter der Erdoberfläche aufspüren?

Was sind besonders berühmte Artefakte aus der Erde?

Woher stammen die Bilder auf der Erdoberfläche?

EDLES AUS DER ERDE

Wie entstehen Edelsteine?

Edel oder nicht?

Worin unterscheiden sich natürliche und künstliche Diamanten?

Können Diamanten verbrennen?

Wie können Diamanten bearbeitet werden?

Warum ändert ein Opal seine Farbe?

Gibt es Steine biologischen Ursprungs?

Wo finden wir Gold?

Woraus besteht Ihr Goldring?

Liegt Gold auf der Straße?

Gibt es auch weißes oder schwarzes Gold?

AUF SAND GEBAUT

Wie alt ist feiner Sand?

Was ist das Geheimnis von Sandburgen?

Ist Sand gleich Sand?

Kann sich Sand „verwandeln“?

Können Sanddünen „singen“?

STRAHLENDE ERDE

Welche Strahlen sind physikalisch messbar?

Gibt es Erdstrahlen?

Warum strahlen manche Orte stärker als andere?

SONDERBARE WELTEN

Was sind Phantominseln?

Wo liegt Argleton?

Wer zweifelt an der Kugelgestalt der Erde?

DIE ERDE IM WIRKUNGSKREIS ANDERER HIMMELSKÖRPER

Was sind Asteroide, was Kometen?

Was unterscheidet Meteoroide von Meteoren und Meteoriten?

Tod durch Asteroiden?

Brachten Meteoriten Leben auf die Erde?

Wie entstand der Mond?

Was sind Exoplaneten?

LUFT

LUFT ALS LEBENSGRUNDLAGE

Was ist Luft?

In welcher Form kann Luft auftreten?

Wie schwer ist Luft und wie wird der Druck gemessen?

Kein hartes Ei am Mount Everest?

Wie oft müssen wir atmen?

Wie wird Atem sichtbar?

Wie viele Teilchen stecken in unserem Atem?

WOLKEN

Wie schwer ist eine Wolke?

Warum fallen Wolken nicht vom Himmel?

Wie können Wolken trotzdem „herunterfallen“?

Was sind Beispiele für ungewöhnliche Wolken?

Wie entstehen die Farben des Regenbogens?

Gibt es Blitze auch über den Wolken?

Was sieht man am wolkenlosen Himmel?

Ist es im Himmel heißer als in der Hölle?

WIND

Wie misst man den Wind?

Was sind besondere Winde?

Seit wann gibt es Windräder?

Wie viele Haushalte kann ein modernes Windrad versorgen?

Weshalb haben Windturbinen drei Blätter?

Warum gibt es Proteste gegen Windparks?

Tod durch Katzen oder Windräder?

Wann ist der Tag des Windes?

FLIEGEN

Wie schaffen es Tiere zu fliegen?

Warum fliegen Vögel in Formation?

Wie träumten Menschen in früherer Zeit vom Fliegen?

Wie erhob sich der Mensch anfänglich in die Lüfte?

Wozu werden Flugdrachen verwendet?

Warum ist Gleiten so faszinierend?

Warum benötigen Hubschrauber zwei Rotoren?

Up, up and away – wie lässt es sich sonst noch „abheben“?

SCHALL

Wie entsteht ein Klang?

Was ist der lauteste natürliche Schall?

Wie schnell ist der Schall?

„Soll ich dir was pfeifen?“

Kann Schall bewegt werden?

Können wir uns vor Schall schützen?

Wie können Tiere Schall erzeugen?

Kann Schall schmerzen oder sogar töten?

LUFTPHÄNOMENE

Wie entsteht eine Fata Morgana?

Warum erscheinen grünbewaldete Berge blau?

Ist die Sonne immer rund?

Warum sieht man den grünen Blitz so selten?

Wie entstehen Polarlichter?

WASSER

WASSER AUF DER ERDE UND IM ALL

Ist die Erde ein Wasserplanet?

Wie viel Wasser braucht der Mensch?

Gibt es außergewöhnliches Wasser?

Wo findet sich Wasser im Weltall?

FLIESSENDES WASSER

Können Flüsse bergauf fließen oder verschwinden?

Wie rauscht ein Wasserfall?

Wie viel Energie steckt im Wasser?

Wie hoch kann Wasser gehoben werden?

WELLEN

Wie bauen sich Wasserwellen auf?

Welche Wellen sind die größten?

Was macht Solitonen so besonders?

Wie kann man auf Wellen reiten?

HEISSES UND KALTES WASSER

Wie zuverlässig ist der Geysir Old Faithful?

Gefriert heißes Wasser schneller?

Was ist „mathematischer Schaum“?

Was lernt man von Seifenblasen?

Liefern Eisberge Trinkwasser?

Wie kalt kann Wasser werden?

NEBEL UND DAMPF

Warum ist der Nebel weiß?

Weshalb verirrt man sich im Nebel?

Was ist das Brockengespenst?

Woraus bestehen Sternennebel?

Wie lässt man Dampf arbeiten?

Was sind Diamantstaub und Industrieschnee?

TROPEN UND TRÄNEN

Welche Formen haben Tropfen?

Wie klingen Tropfen?

Tropft Pech?

Können Tropfen tanzen?

Wird man weniger nass, wenn man schneller geht oder läuft?

Warum weinen wir?

Gibt es unechte Tränen?

LEBEN MIT DEM WASSER

Was schützt Venedig vor Hochwasser?

Leben unter dem Meeresspiegel?

Wie tief kann man tauchen?

Wo ist das Meer am tiefsten?

Welche Fische sind besondere „Wasserkünstler“?

Welche Tiere bestehen zu über 98 Prozent aus Wasser?

Literatur und Quellen

Dank

EINLEITUNG

Die Natur als Wunderkammer

Die Faszination für außergewöhnliche Phänomene, Kuriositäten und Besonderheiten aus Natur, Handwerk und Kunst führte im 14. Jahrhundert dazu, dass Raritätenkabinette angelegt wurden. Diese Sammlungen, meist von Fürsten oder wohlhabenden Bürgerfamilien geschaffen, bereicherte man um Exponate, die im Zuge der Entdeckungsreisen der Frühen Neuzeit nach Europa kamen. Und so fand bald eine oft bunte, unsystematische Mischung von (mal mehr, mal weniger) Wertvollem und Kuriosem ihren Weg in die Kunst- oder Wunderkammern der Spätrenaissance und des Barock. Heute gelten sie als Vorform von Naturkundesammlungen und Museen. Ihre Objekte wurden mit der Zeit zunehmend einer Systematisierung unterzogen, Fragen wurden gestellt und Erklärungen gesucht – und damit die Grundlagen der modernen Naturwissenschaften gelegt.

Die vier Elemente als Wegweiser

In der Antike fragten sich große Denker, aus welchen Grundstoffen unsere Welt bestehen könnte – ihre Antwort lautete: Feuer, Erde, Luft und Wasser. Derart reihten sie den Elementen die platonischen Körper zu, beginnend mit der einfachsten Figur, dem Tetraeder (Feuer), hin zum Würfel (Erde), Oktaeder (Luft) und Ikosaeder (Wasser).

Um Struktur in unsere „Wunderkammer Natur“ zu bringen, wählten auch wir diese vier Urstoffe als Ordnungsprinzip.

Schon die alten Ägypter verbanden die Idee der vier Elemente mit ihrer Kenntnis über chemische Prozesse, und über die arabische Welt kam diese „Geheimlehre“ als Alchemie nach Europa. In den Visionen Hildegard von Bingens und im Werk De occulta philosophia des Universalgelehrten Agrippa von Nettesheim im 16. Jahrhundert spielten die vier Elemente ebenfalls eine wichtige Rolle. Das galt nicht nur in Bezug auf die Naturbetrachtungen selbst, sondern auch hinsichtlich künstlerischer Umformung. In populären Vorstellungen ist heute immer noch der Gedanke eines engen Zusammenwirkens der vier Grundelemente gegenwärtig.

Die Anzahl der Elemente ist allerdings seit jeher umstritten gewesen: Bereits Aristoteles betrachtete die vier Elemente als irdisch und veränderbar – und führte als fünftes, nicht veränderliches Element den Äther ein. Gemeint waren damit der Himmel oder das Universum; die lateinische Bezeichnung war im Altertum „Quintessenz“. Die chinesische Philosophie stellt hingegen fünf andere Elemente in den Mittelpunkt: Holz, Feuer, Erde, Metall und Wasser.

In der modernen Wissenschaft steht der Begriff „Element“ für eine Menge chemisch gleichartiger Atome. Auf der Erde sind 94 Elemente nachgewiesen, Ordnung und Namen richten sich nach der Anzahl der Protonen im Atomkern: von Wasserstoff (1 Proton) bis Plutonium (94 Protonen). In den vergangenen Jahrzehnten konnten weitere Elemente künstlich geschaffen werden. Das bislang schwerste ist mit 118 Protonen das Oganesson, das 2006 im Kernforschungszentrum Dubna in Russland erzeugt wurde.

Die Zahl 4 ist allerdings auch in den Naturwissenschaften von heute zu finden, wenn man die sogenannten Aggregatzustände der Materie betrachtet. Mit der Zuordnung Erde/fest, Luft/gasförmig und Wasser/flüssig nähern wir uns wieder den vier Elementen der alten Griechen an. Aber auch für das Feuer gibt es eine Entsprechung, das Plasma: Bei sehr hohen Temperaturen, wie sie etwa in der Sonne vorherrschen, lösen sich die stabilen Atome auf und Elektronen aus der Hülle werden frei. Vor wenigen Jahren wurde sogar ein noch exotischeres Plasma nachgewiesen: Übersteigt die Temperatur 100 000-mal die des Sonnenkerns, lösen sich die Bestandteile des Atomkerns auf und es entsteht ein Gemisch aus den Elementarteilchen Quarks und Gluonen.

Was erwartet Sie in diesem Buch?

Zahlreiche bekannte und weniger bekannte Naturereignisse, Entdeckungen und Objekte erschienen uns als Ausstellungsstücke in einer „Wunderkammer Natur“ würdig – geordnet nach den vier Elementen Feuer, Erde, Luft und Wasser.

Bei der Wanderung durch die Welt dieser Grundelemente bleiben wir immer wieder stehen, stellen besondere bis spektakuläre Phänomene vor und erweitern damit stetig unsere Sammlung. Dabei soll auch die Frage nach dem Warum? gestellt und beantwortet werden, weshalb das Buch im Frage-Antwort-Format aufgebaut ist. Wir haben uns bemüht, selbst die komplexesten Zusammenhänge in verständlicher Form zu beantworten. Denn erst das Verstehen führt vom Wundern zum Bewundern. Und eines ist gewiss: Die natürliche Umwelt und unsere damit in Zusammenhang stehenden Entdeckungen und technischen Errungenschaften sind es wert, bewundert zu werden.

Leopold Mathelitsch und Christian B. Lang

Graz, im Winter 2022/23

FEUER

SONNENFEUER UND IRDISCHES FEUER

Warum brennt die Sonne so heiß vom Himmel?

Erst durch das Licht und die Wärme der Sonne wurde Leben auf unserem Planeten möglich. Energielieferant dafür ist das Sonnenfeuer. Die Kernfusion in der Sonne liefert die immense Energie, die seit Milliarden von Jahren umgesetzt und ausgesendet wird. Wasserstoff, der Grundbaustein der Sonne, wird dabei mit einigen Zwischenschritten zu Helium verschmolzen. Die bei dem Prozess freiwerdende Energie wird als Strahlung abgegeben. Die Sonne brennt seit etwa 4,5 Milliarden Jahren. Da sie Brennstoff für insgesamt 10–13 Milliarden Jahre hat, befinden wir uns derzeit noch immer in der „ersten Halbzeit“.

Im Inneren ist die Sonne sehr heiß (15 Millionen Grad Celsius), an der Oberfläche sind es ungefähr 6 000 Grad. Die Sonnenkorona ist der Teil der Atmosphäre oberhalb der Chromosphäre.

Seit mehr als einem halben Jahrhundert versuchen die Menschen intensiv, den Fusionsprozess der Sonne in einem Reaktor ablaufen zu lassen, um damit Energie zu gewinnen – bisher vergeblich. Schon länger wird über Fortschritte berichtet, so 2022 vom JET-Labor (JET: Joint European Torus) in Großbritannien. Durch erfolgreiche Fusion zweier Wasserstoffisotope konnten in 5 Sekunden 59 Megajoule Energie, das sind 16,4 kWh, produziert werden. Das ist nicht sehr viel, man kann aber auf diesen Erfahrungen aufbauend größere Fusionsreaktoren bauen und sich so dem großen Ziel langsam annähern.

Was ist der „Pazifische Feuerring“?

Rund um den Pazifik finden sich in einem hufeisenförmigen Gebiet besonders viele Vulkane und es treten zahlreiche Erdbeben auf. Dieses Phänomen wird durch die Plattentektonik erklärt: Die äußere Erdhülle ist kein starres Gebilde, sondern besteht aus beweglichen Erdplatten (Kontinentalplatten). Den „Ring of Fire“ verursacht die Pazifische Platte, die mit anderen Platten der Erdkruste zusammenstößt und sich an ihnen reibt. Die Bewegung ist nicht kontinuierlich, sondern es entstehen Spannungen, die sich von Zeit zu Zeit als Erdbeben ruckartig entladen. An den Bruchlinien entstanden an der amerikanischen Westküste Vulkane wie zum Beispiel der Mount Rainier und der Mount St. Helens oder der mexikanische Popocatépetl.

Warum sind Vulkane immer noch unberechenbar?

Auf der Erde gibt es mehr als 1 000 aktive Vulkane. In Kammern unter einem Vulkan wird Magma – flüssiges Gestein – aufgeheizt. Durch den steigenden Druck kommt es zur Beförderung eines Teils des Magmas durch Gesteinskanäle nach außen. Manchmal wird es hoch in die Luft geschleudert, meist fließt es als zähflüssige Lava in tiefere Gebiete. Ort und Zeitpunkt eines Ausbruchs auf längere Zeit vorherzusagen, ist derzeit unmöglich, da wir kaum Wissen über die lokalen Vorgänge im Erdinneren gewinnen können.

Ausfließende Lava hat im Mittel eine Temperatur um die 1 000 Grad Celsius und mehr. Es gibt allerdings auch kalte Lava, Lavaströme, die nur halb so heiß sind (500 bis 600 Grad). Man findet sie am Ol Doinyo Lengai am südlichen Ende des Ostafrikanischen Grabenbruchs im Norden Tansanias. Bei dieser Temperatur glüht das heiße Gestein nur schwach rötlich. Der Grund für die relativ niedrige Temperatur der Lava liegt in der chemischen Zusammensetzung des Gesteins (Karbonatite). Ein hoher Gehalt an Natriumoxid, Kalium und Calcium bringt eine geringe Schmelztemperatur mit sich, diese Lava ist dünnflüssig wie Wasser. Damit zusammenhängend gibt es in dieser Gegend auch zahlreiche Sodaseen (Natronseen; abflusslose Binnengewässer mit hohen pH-Werten).

Was ist ein Hotspot?

Im Alltag verstehen wir unter einem Hotspot öffentliche drahtlose Internetverbindungen.

In der Geologie sind Hotspots Orte vulkanischer Aktivität, die vermutlich durch Magma-Blasen unter den Kontinentalplatten verursacht sind. Sie befinden sich also nicht an Bruchlinien zwischen den Platten, sondern die Platten bewegen sich über der Blase weiter – so kann eine Kette von Vulkanen entstehen. Ein Beispiel dafür ist die Vulkankette der Hawaii-Inseln.

Der Hotspot, der für die vulkanischen Aktivitäten im Yellowstone National Park verantwortlich ist, lag vor elf Millionen Jahren unter dem westlich davon gelegenen „Craters of the Moon National Monument“ in Idaho. Heute ist dieser Landstrich eine mit Tuff, erstarrter Lava und verdichteter vulkanischer Asche bedeckte karge Fläche. Im Zuge des Trainings für das Apollo-Programm nutzten Astronauten das Gebiet zu Ausbildungszwecken.

Was sind Beispiele für „tödliche Vulkane“?

Der Ausbruch des Vesuvs am 24. August 79 n. Chr. hatte unter anderem die Zerstörung der beiden Städte Herculaneum und Pompeji zur Folge. Im Zuge des ersten Ausbruchs wurde ein Teil der Bevölkerung durch Gase, Asche und herabstürzende Bimssteine getötet, am Folgetag kam es zur vollständigen Verschüttung Herculaneums durch Lava. Die meterhohe Bedeckung mit Asche konservierte Teile von Pompeji, wodurch Ausgrabungen einen einmaligen Einblick in die Architektur und das Leben zu dieser Zeit ermöglichten.

1783/84 war Europa von Wetterkapriolen gezeichnet: von einem strengen Winter, Überschwemmungen im Frühjahr und einem kalten Sommer. Schuld daran war der Ausbruch des isländischen Vulkans Laki. Die bis in große Höhen gestiegenen Gasmengen bargen einen weiteren zerstörerischen Effekt: Giftige Wolken von Schwefeldioxid und Fluor schädigten die Vegetation nachhaltig und führten zu unzähligen Todesfällen. Insgesamt wurde aufgrund des Vulkanausbruchs die Bevölkerung Islands um ein Fünftel dezimiert, um die 25 000 Todesfälle in England und 16 000 in Frankreich wurden ebenfalls auf dieses Ereignis zurückgeführt.

Hundert Jahre später vernichtete ein Vulkan auf der Insel Krakatau diese fast vollständig. Durch den Ausbruch und den darauffolgenden Tsunamis wurden 36 000 Personen getötet. Seit diesem Ereignis brach der Vulkan 55-mal aus, 2018 verzeichnete man 429 Todesopfer und ein drei Meter hoher Tsunami verwüstete die Küsten von Java und Sumatra.

Der opferreichste Vulkanausbruch des 20. Jahrhunderts ereignete sich 1902 auf der Insel Martinique. In den Tiefen des Vulkans Montagne Pelée lagerte sehr dickflüssiges Magma, das den Schlot gleichsam wie ein Pfropfen verschloss. Dadurch baute sich darunter ein noch höherer Druck auf, was zu extremen Eruptionen führte. In der Hauptstadt St. Pierre überlebten nur wenige Personen, ein Matrose war im Gefängnis durch dicke Mauern geschützt, ein Mädchen rettete sich mit einem Boot in eine Grotte.

Auch Neuseeland liegt auf einer Bruchlinie auf dem Pazifischen Feuerring. Der Tongariro National Park auf der Nordinsel umfasst mehrere Vulkane. Das Gebiet nutzte man als Vorlage für Mordor, das Reich des Bösen, in der Film-Trilogie The Lord of the Rings.

Wie zu vielen Vulkanen gibt es auch zu den Vulkanen Ruapehu im Tongariro National Park und dem alleinstehenden Taranaki westlich davon eine Volkssage der Maori: Lange vor unserer Zeit waren demzufolge Mount Taranaki und die schöne Ruapehu ein Paar. Taranaki liebte Ruapehu. Eines Tages, Taranaki war auf der Jagd, kam Mount Tongariro vorbei und verführte Ruapehu. Taranaki ertappte die beiden, es kam zu einem Kampf, in dem Taranaki besiegt wurde. Dieser flüchtete nach Westen, bis er nahe der Küste haltmachte, als einsamer Berg. Tongariro blieb siegreich zurück, aber manchmal höre man ihn immer noch grollen, da er die Wiederkehr und Rache Taranakis fürchte.

NÜTZLICHES FEUER

Wie kam das Feuer auf die Erde?

Laut griechischer Mythologie brachte Prometheus, der Sohn des Titanen Iapetos, das Feuer zu den Menschen. Er schuf die Menschen demnach aus Lehm, er lehrte sie Zahlen, Buchstaben und verschiedene Künste. Im Zuge der Aufteilung eines Opfertiers beabsichtigte er, die Götter zugunsten der Menschen zu betrügen. Als Strafe verwehrte man diesen das Feuer – Prometheus aber schmuggelte es dennoch auf die Erde. Dafür wurde er an einen Felsen gekettet und ein Adler fraß täglich an seiner ständig nachwachsenden Leber. Erst Herakles befreite ihn von seinen Qualen.

Was aber besagen heute die anthropologischen Forschungen? Wann genau unsere Vorfahren begannen, Feuer zu entfachen, ist in der Wissenschaft umstritten. Vermutlich fing der Homo erectus („der aufgerichtete Mensch“) vor 1,8 Millionen Jahren damit an, mit Feuer zu hantieren. Das Feuer selbst zu entzünden vermochte er zu diesem Zeitpunkt vermutlich noch nicht. Unsere Urahnen nutzten vielmehr durch Blitze oder Vulkanausbrüche natürlich entstandene Brände, transportierten brennende Äste und hielten sie als Lagerfeuer am Leben. Wann aber entwickelte nun der erste Mensch die Fähigkeit, selbst Feuer zu machen? Auch diesbezüglich tappt die Wissenschaft noch immer weitgehend im Dunklen; manche Quellen behaupten, dass es bereits vor 700 000 Jahren so weit gewesen war.

Woraus besteht Feuer?

Im 17. und 18. Jahrhundert ging man davon aus, dass in brennbaren Körpern ein besonderer Stoff, Phlogiston, vorhanden sei. Bei Verbrennung entweiche dieser, so die dazumal gängige Vorstellung. In leicht brennbaren Stoffen wie Holz sei demnach besonders viel Phlogiston enthalten, es bleibe nach Verbrennung auch nur ein geringer Rückstand. Schwer brennbare Stoffe wie die Metalle Kupfer, Zinn oder Zink würden, so glaubte man, nur aus wenig Phlogiston bestehen. Dass eine brennende Kerze unter Luftabschluss erlischt, wurde damit begründet, dass Luft nur eine bestimmte Menge Phlogiston aufnehmen könne. Dieser Ansatz fußte maßgeblich darauf, dass die Körper beim Verbrennen sichtbar leichter werden.

Die Phlogistontheorie wurde Ende des 18. Jahrhunderts von Antoine Laurent de Lavoisier (1743–1794) widerlegt. Er zeigte, dass es beim Verbrennen nicht zur Abgabe einer Substanz, sondern – ähnlich wie beim Rosten von Eisen – zu einer Oxidation (Aufnahme von Sauerstoff) kommt. Der vermeintliche Gewichtsverlust beim Verbrennen beruht auf dem Entweichen von verschiedenen Stoffen, meist in Gasform. Lavoisier verstand unter Oxidation die Verbindung eines Elements oder einer chemischen Verbindung mit Sauerstoff – und damit eine Verbrennung. Heute umfasst der Begriff Reaktionen, bei denen ein chemischer Stoff durch Abgabe von Elektronen oxidiert wird.

Verbrennt Kohlenstoff (C), so entsteht bei genügend Bereitstellung von Sauerstoff (O) Kohlenstoffdioxid:

C + O2 → CO2

Ist nicht genügend Sauerstoff vorhanden, führt die Verbrennung nur zu Kohlenstoffmonoxid (für den Menschen giftig):

C + O → CO

Wasserstoff (H) verbrennt mit Sauerstoff zu Wasser (Wasserstoffoxid):

H2 + H2 + O2 → 2 H2 O

Wasser kann somit auch als Endprodukt einer Verbrennung angesehen werden. Das Gemisch von Wasserstoff- und Sauerstoffgas nennt man Knallgas, es verbrennt explosionsartig und lautstark.

Für ein Feuer benötigt es aber nicht nur einen Brennstoff – fest, flüssig oder gasförmig – und Sauerstoff, sondern einen Zündvorgang. Dabei kommt es kurzfristig zu einer Zuführung von Energie, welche die Oxidation in Gang bringt. Diese Energie wird meist bereits in Form eines Feuers, zum Beispiel durch ein brennendes Zündholz, bereitgestellt.

Sichtbares Zeichen eines Feuers ist die Flamme. Eine Flamme ist verbrennendes Gas, das durch die Hitze im brennbaren Material entsteht und entweicht. Wenn es sehr kalt ist, kann es sein, dass die Verbrennungswärme nicht ausreicht, um Gas zu erzeugen, und die Flamme erlischt („erfriert“).

Die hohe Temperatur in der Flamme führt dazu, dass Atome in einen höheren Energiezustand angeregt werden. Diese Energie wird in der Folge in Form von Strahlung und Licht abgegeben. Die Farbe der Flamme hängt von der Temperatur und der Art des brennenden Gases ab.

Wie wurde Feuer entzündet?

Bereits die frühesten Menschen nutzten und bewahrten Feuer, das durch Blitzeinschlag entstanden war. Wir wissen mittlerweile auch, wie sie lernten, Feuer selbst zu entfachen – das geschah mit der Hilfe von Steinen.

Ein Feuerstein (auch Silex oder im Englischen „flint“ genannt) ist ein sehr hartes Kieselgestein. Schlägt man damit auf Pyrit (Schwefelkies) oder Markasit (ebenfalls ein Eisensulfid), so entstehen Funken: kleine entzündete Späne des Pyrits oder Markasits. Mit diesen Funken wurde sodann leicht brennbares Material – ein Zunder – entzündet. Meist handelte es sich um trockenes Moos und Gras oder einen Baumpilz, der auch den Namen Zunderschwamm trägt. Dieser Pilz (Fomen fomentarius) wächst häufig auf abgestorbenen Laubbäumen wie Buchen und Birken, er kann bis zu 30 Zentimeter groß und 30 Jahre alt werden. Das trockene Innere des Pilzes ist leicht entzündbar. Wir wissen heute sogar, dass selbst Ötzi, der Mann aus dem Eis, ein Stück Flint und einen Zunderschwamm bei sich hatte. Man fand bei ihm zwar kein Pyrit, aber Spuren davon konnten im Zunder nachgewiesen werden. Die brennende Glut transportierte er in zwei Rindenbechern. Das zeigt, dass Feuermachen – besonders bei feuchtem Wetter – nicht einfach war und dass die Mitnahme von Feuer den einfacheren Weg darstellte.

Ab dem frühen Mittelalter wurde der Pyrit durch einen Feuerstahl ersetzt, da Feuerstein auch aus Stahl Funken schlägt.

1903 erfand der Österreicher Carl Auer von Welsbach (1858–1929) den Zündstein, der in der Folge zum wichtigsten Bestandteil von Feuerzeugen wurde. Das auch Auermetall genannte Material ist eine Mischung aus 70 Prozent Cer und 30 Prozent Eisen. Die metallenen Zündrädchen des Feuerzeugs schlagen kleine, leicht entzündbare Späne aus dem Auermetall, die in der Folge Benzindampf oder Gas zum Brennen bringen.

Eine weitere archaische Methode, Feuer zu machen, nutzt die Reibung. Bewegen sich zwei Körper rasch aneinander, entsteht Wärme. Um daraus Feuer zu gewinnen, bedarf es jedoch eines speziellen Werkzeugs. Damit es zu einer raschen Bewegung und zu einer Konzentrierung der Wärme an einem Punkt kommt, wurde folgende Anordnung ausgedacht und durch Versuch und Irrtum immer weiter verbessert: Ein spitzer Holzstab wird in einer Mulde eines Holzbretts schnell gedreht. Damit dieses „Feuerbohren“ rascher vor sich geht, wird der Stab nicht zwischen den Händen rotiert, sondern kann mittels der Schnur eines Bogens bewegt werden. Der durch das Drehen gebildete Holzstaub beginnt durch die Hitze zu glühen, um in der Folge einen Zunder zu entzünden. Diese Methode nutzen heute noch viele indigene Völker.

Eine andere Art der Entzündung von Feuer ist ebenso bereits relativ alt, denn Vorformen von Zündhölzern gab es in China schon um das Jahr 1000 n. Chr. Allerdings entzündeten sich die mit Schwefel durchtränkten Holzspäne selbst durch leichte Berührung. Aber auch die 1806 patentierten Zündhölzer waren selbstentzündlich, insbesondere durch die Beimengung von Phosphor im Zündkopf. Erst die Verlagerung des Phosphors in die Reibfläche führte zu sicheren Zündhölzern. Ein modernes Streichholz enthält im Kopf Schwefel, Kaliumchlorat sowie Leim und Paraffin, in der Reibfläche roten Phosphor und Glaspulver. Durch das Reiben entzündet sich der Phosphor. Die entstandene Wärme reicht zwar nicht für das Entzünden des Streichholzes, aber des Schwefels. Den dafür benötigten Sauerstoff liefert das Kaliumchlorat. Der brennende Schwefel entzündet sodann das Holz.

Kann bei Schwerelosigkeit ein Feuer entfacht werden?

Kann eine Kerze in einer Raumstation brennen? Die NASA hat sich dieser Frage angenommen und herausgefunden, dass sich die Flamme letztendlich immer selbst „auffrisst“ und daher nicht sonderlich lange zu brennen vermag.

Unter Einfluss der Schwerkraft steigt bei einer Kerze das Paraffingas auf, da es leichter als Luft ist. Wegen der sich ergebenden Turbulenzen wird Sauerstoff zugeführt und das Paraffingas brennt in der Flamme weiter. Ohne Schwerkraft verbleibt das brennbare Gas um den Docht und verbrennt mit dem dort verfügbaren Sauerstoff. Sobald der Vorrat verbraucht ist, erlischt die Flamme, da kein weiterer Sauerstoff zugeführt wird.

Auf welche Weise nutzte der Mensch Feuer als Lichtquelle?

Brennendes Holz

Von der Altsteinzeit bis in das 19. Jahrhundert verwendete man Kienspäne für die Beleuchtung. Häufig fand das harzreiche Holz von Kiefern (auch Fackel- oder Feuerbaum genannt) Anwendung. Kienspäne geben ein helles Licht, brennen allerdings nur weniger als eine halbe Stunde. Unter Tage wurden Kienspäne von den Bergmännern zwischen den Zähnen fixiert. Und in Räumen existierten lange Zeit Kienhalter, in die Kienspäne eingespannt wurden – die starke Rußentwicklung färbte Wände und Decken schwarz.

Fackeln

Fackeln stellten eine Weiterentwicklung dar, indem man Holzstücke an einem Ende mit Harz, Fett oder Pech verdickte. Auch in Talg oder Wachs getränkte Schnüre und Stoffe verwendete man zur Umwickelung. Die Brenndauer wurde verlängert, die Rußentwicklung ließ sich allerdings weiterhin nicht vermeiden.

Brennendes Öl