Martin Gardner - Mathematische Planetenzauberei. Space Puzzles.

Wie wurde die Erde ursprünglich gebildet? Diese Frage ist offenbar Bestandteil der umfassenderen Frage, wie das ganze Sonnensystem entstanden ist. Viele verschiedene Theorien sind darüber aufgestellt worden, und die Astronomen sind sich immer noch nicht einig darüber, welches die beste ist. Die gegenwärtig am weitesten verbreitete ist die, daß es ursprünglich eine gewaltige rotierende Wolke aus Staub und Gas war. Die Massenanziehung ließ im Innern einen dichten Kern entstehen, der zur Sonne wurde. Währenddessen entstanden riesige Wirbel an verschiedenen Stellen der Wolke. Über Millionen von Jahren verdichteten sich die Wirbel zu kugelförmigen Körpern und wurden zu Planeten, während kleinere Wirbel um die Planeten sich zu deren Monden verdichteten.

Die Drehung der ursprünglichen Wolke würde erklären, warum alle Planeten und die meisten Monde ihre Bahn in derselben Richtung durchlaufen.

Die Erdatmosphäre war in vergangenen geologischen Zeitaltern, bevor Lebewesen erschienen, völlig anders zusammengesetzt. Jetzt besteht sie zu fast vier Fünftel aus Stickstoff. Sauerstoff macht rund ein Fünftel aus, und etwa ein Prozent enthält in wechselnder Menge Kohlendioxid, Wasserdampf, Argon und andere Gase.

Frage 1:

Rund drei Viertel der Erdoberfläche wird von den Meeren eingenommen. Stellen Sie sich vor, die Erde schrumpfte auf die Größe einer Billardkugel und würde mit einem Handtuch abgetrocknet. Wenn Sie Ihre Fingerspitzen über die Oberfläche gleiten ließen, könnten Sie dann die Berge und den Meeresboden fühlen?

Frage 2:

Wenn Sie auf die Spitze eines hohen Berges klettern, wiegen Sie geringfügig weniger als vorher, da die Erdanziehung abnimmt, wenn man sich von der Oberfläche entfernt.

Was geschieht mit Ihrem Gewicht, wenn Sie auf die Sohle eines tiefen Bergwerkes hinabsteigen? Ist es genauso groß wie an der Oberfläche, ist es größer oder kleiner?

Frage 3:

Der Teller einer Waage sei so groß, daß ein Pferd darauf stehen kann. Wenn ein Reiter und sein Pferd getrennt gewogen werden und ihr Gewicht zusammengezählt wird, ist die Summe eine Winzigkeit

größer als wenn der Reiter auf sein Pferd steigt und die beiden zusammen gewogen werden. Können Sie erklären warum?

Frage 4:

Viele Science-Fiction-Geschichten und Romane wurden über Tunnel geschrieben, die geradewegs durch den Erdmittelpunkt gehen und auf der anderen Seite wieder herauskommen. Wenn eine solche Röhre vom Nordpol zum Südpol führen würde, und Sie fielen auf der einen Seite in sie hinein, was genau würde mit Ihnen geschehen?

Sie erinnern sich vielleicht, daß Alice über diese Frage nachdachte, als sie das Kaninchenloch hinunter ins Wunderland fiel.

Frage 5:

Charles L. Dodgson, ein englischer Mathematiker, der die beiden Bücher über Alice im Wunderland unter dem Decknamen Lewis Carroll verfaßte, schrieb auch einen langen phantastischen Roman mit dem Titel ›Sylvie und Bruno‹. In der zweiten Hälfte seines Werkes erklärt ein schrulliger deutscher Professor die Funktionsweise eines ›Schwerkraftzuges‹:

»Jeder Zug befindet sich in einem langen, vollkommen geraden Tunnel, dessen Mitte folglich näher zum Erdmittelpunkt liegt als die beiden Enden. Daher fährt jeder Zug die Hälfte der Strecke bergab, und das gibt ihm genügend Schwung, um die andere Hälfte bergan zu fahren.« Würde solch ein Schwerkraftzug tatsächlich funktionieren?

Frage 6:

Oft wird gesagt, daß ein Mensch, der auf dem Grund eines tiefen Brunnens steht und während des Tages hinaufschaut, die Sterne sehen könnte. Ist das wahr?

Frage 7:

Ein bestimmter Tisch wiegt zehn Pfund. Wenn man diesen Tisch in den Weltraum bringt und dann die Erde darauf legt, wieviel würde dann die Erde auf dem Tisch wiegen?

Ein Meteorit ist ein Stück Gestein oder Metall, das sich durch den Weltraum bewegt. Beim Eindringen in die Erdatmosphäre, mit einer höheren Geschwindigkeit als die einer Gewehrkugel, ist die Reibung die Ursache für das Weißglühen und das Verdampfen des Meteoriten, wobei er einen glühenden Schweif aus Gas und Staub hinter sich zurückläßt. Man nennt dies eine ›Sternschnuppe‹ oder einen ›Meteor‹. Die meisten Sternschnuppen werden von Kügelchen erzeugt, die etwa die Größe einer Erbse haben. Wenn der Meteor sehr viel größer ist, kann es vorkommen, daß er nicht ganz verbrennt und Teile von ihm auf der Erde landen. Das sind dann die eigentlichen Meteorite.

In den USA gibt es einen großen Krater, der in der Nähe von Winslow, Arizona, liegt und von dem Einschlag eines riesigen Meteoriten vor fünfzigtausend oder mehr Jahren verursacht wurde. Im Juni 1908 schlug ein großer Meteorit – vielleicht war die plötzliche Hitze schuld, daß er in der Luft explodierte – in Sibirien auf und verwüstete einen riesigen Teil der Tundra. 1954 brach ein acht Pfund schwerer Meteorit durch das Dach eines Hauses in Sylacauga, Alabama, USA, und traf eine Hausfrau an der Hüfte, während sie auf dem Sofa lag. Glücklicherweise wurde sie nicht ernstlich verletzt. Es war der erste authentische Fall, bei dem eine Person tatsächlich von einem fallenden Meteoriten getroffen wurde. Wenn jemand geduldig genug ist, kann er in jeder klaren Nacht ein oder zwei Sternschnuppen sehen. Wenn die Erde aber an einem Schwarm von Meteoriten vorbeizieht, können Hunderte oder Tausende Sternschnuppen in einer einzigen Stunde gezählt werden. Dieses Ereignis nennt man einen ›Meteoritenschauer‹. Der größte Meteoritenschwarm (dem die Erde regelmäßig begegnet) bewegt sich auf einer elliptischen Bahn, die sich bis außerhalb der Umlaufbahn des Uranus erstreckt, um die Sonne. Die Meteorite sind auf ihrer Umlaufbahn auf eine ungeheuer große Strecke verstreut, so daß sich die Erde mit Sicherheit jeden November durch einen Teil des Schwarms bewegt. Normalerweise fängt die Erde einen spärlichen Teil ein, aber etwa alle 33 Jahre erwischt sie den dichtesten Teil des Schwarms, und dann zeigt sich am Himmel das wunderbare Schauspiel eines Feuerwerks. Die schönsten dieser Schauspiele waren 1866 und 1867, ein ansehnliches 1966. Ein weiteres Naturereignis ist um 1999 zu erwarten. Die Meteorite in diesem Schwarm werden Leonide genannt, weil man meint, sie kämen von einem Punkt aus dem Sternbild Leo, des Löwen, wenn sie in die Erdatmosphäre eindringen.

Großer Meteoritenkrater in Arizona, auch bekannt als Canon Diabolo, in der Nähe von Winslow, Arizona, USA.

Frage 8:

Während eines Leonidenschauers sind die feurigen Schweife der Meteore sehr viel zahlreicher in den frühen Morgenstunden, von Mitternacht bis zum Sonnenaufgang, als in den späten Abendstunden, von Sonnenuntergang bis Mitternacht. Können Sie sich den Grund denken?