Die faszinierende Welt der unsichtbaren Wärmestrahlung

Mit den Augen können wir uns in der Umwelt orientieren. Dennoch bleibt vieles für unseren Sehsinn unsichtbar, da er nur einen kleinen Teil aus dem großen Spektrum der Sonnenstrahlung wahrnehmen kann. Deshalb haben Wissenschaftler Sensoren entwickelt, die sichtbar machen, was wir sonst nur fühlen können: die Wärmestrahlung.

Wie wichtig es ist, Wärmestrahlung sichtbar zu machen, weiß jeder, der einmal eine Infrarotaufnahme eines Gebäudes gesehen hat: Darauf ist zu erkennen, an welchen Gebäudeteilen die meiste Wärme aus dem Inneren an die Umgebung verloren geht. Das Sichtbarmachen funktioniert über sehr empfindliche Wärmebildkameras. Im DLR_School_Lab steht für die Nachwuchsforscher eine Wärmekamera zur Verfügung, an der die vielen Möglichkeiten und der große Nutzen dieser Technik deutlich werden.

Wie können infrarotes Licht und Satelliten zum Schutz der Erde beitragen?

So leicht entgeht dem Sensor für infrarotes Licht nichts! Und weil er heißen Kaffee in einer Tasse genauso sicher wie Lagerfeuer oder große Brände erkennt, ist er sehr vielseitig einsetzbar. Deshalb sind die Einsatzkräfte, die Feuerkatastrophen bekämpfen müssen, „brennend" am DLR-Satelliten BIRD interessiert: Dieser Feuer aufspürende Kleinsatellit – ein 92 Kilogramm schwerer Würfel – ist mit hoch entwickelten Infrarotkameras bestückt und umkreist die Erde in etwa 570 Kilometern Entfernung. Er unterstützt uns aus dem Orbit dabei, Feuersbrünste schnell zu erkennen und dadurch rechtzeitige Gegenmaßnahmen zu ermöglichen. Darüber hinaus kann er auch Vulkanausbrüche beobachten und frühzeitig Alarm auslösen.

Mit infraroter Strahlung die Geschichte des Universums erkunden

Das Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie SOFIA während seines ersten Testflugs mit vollständig geöffneter Teleskoptür. Bild: NASA/C. Thomas

Das „Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie" SOFIA ist wohl eines der ungewöhnlichsten „Fernrohre" der Welt. Es steht nicht wie gewöhnliche Observatorien auf einem Berg, sondern es fliegt in einer umgebauten Boeing 747 etwa 14 Kilometer über der Erdoberfläche. In dieser Höhe können die Astronomen vom DLR und der NASA von atmosphärischen Trübungen weitgehend ungestört infrarote Strahlung von fernen Planeten, Sternen und Galaxien untersuchen. Dadurch erfahren die Wissenschaftler sehr viel über die Geburt, die Entwicklung und das Sterben von Himmelskörpern. Auf der Erdoberfläche lässt sich diese Strahlung dagegen nur schwer empfangen, weil sie von der Atmosphäre regelrecht „verschluckt" wird.

Versuche

Wir stellen den Nachwuchsforschern ein breites Spektrum an Versuchen bereit, mit denen sie den Ursprung und die Eigenschaften infraroten Lichts sehen und erfahren können.

Das Herschel-Experiment

Als der Planetenforscher Wilhelm Herschel im Jahr 1800 nach einem Schutz vor der heißen Sonnenstrahlung suchte, entdeckte er das Infrarotlicht. Wie Herschel können die Schülerinnen und Schüler im DLR_School_Lab Berlin weißes Licht in seine Bestandteile aufspalten und sehen, dass da noch mehr als nur der sichtbare Teil des Lichts zu finden ist ...

Die Infrarotkamera

Die Infrarotkamera macht Unsichtbares sichtbar. Im DLR_School_Lab Berlin leuchten nicht nur die Augen der Nachwuchsforscher. DLR/Gossmann

Nachdem geklärt ist, was Infrarotstrahlung eigentlich ist, lernen die Nachwuchsforscher mit unserer Infrarotkamera eine neue Welt kennen: Wird Infrarotstrahlung ebenso reflektiert wie sichtbares Licht? Welche Stoffe lassen Wärmestrahlung durch und welche verschlucken sie? Die Schülerinnen und Schüler untersuchen Infrarot-Spiegelung und Absorption in Dampf und klären deren Ursachen. So erfahren sie, welche Probleme man mit Infrarotstrahlung lösen kann – aber auch, wie sich eine Infrarotkamera „betrügen" lässt.

SOFIA – das Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie

Im Labor steht auch ein Versuchskoffer zum SOFIA-Projekt des DLR und der NASA zur Verfügung. Damit können die Nachwuchsforscher spielerisch erfahren, wie mit Infrarotsensoren die Tiefen des Weltalls erforscht werden. Durch die selbstständige Arbeit mit der Kamera und mit verschiedenen Materialien finden die Schülerinnen und Schüler Antworten auf Fragen wie: Wie kommt es, dass sich hinter einer schwarzen Wand niemand verstecken kann? Haben auch Farben eine Temperatur? Und wie sieht die Wärmeverteilung nach 20 Liegestützen im Kopf eines Menschen aus? Große Überraschungen sind vorprogrammiert!

Weitere Informationen: Innovative Infrarot-Technologie erschließt neue Welten