Biologie / Physik

Eckige Sterne

Sterne im Hubble-Space-Telesktop

Zeichen der Sterne

Wie stellt man einen Stern bildlich dar? Die Mehrheit der Menschen würde wohl zu einem gelben, orangen oder goldenen Stift greifen und eine zackige Form mit mehreren Ecken zeichnen. Woher kommt das? Sterne sind ja eigentlich (als bekanntestes Beispiel unsere Sonne) Ellipsoide, sollten also aus grosser Entfernung betrachtet rund erscheinen. Weshalb zeichnen wir also Zacken?

Weil wir die Dinge nicht so wiedergeben, wie wir sie sind, sondern wie wir sie wahrnehmen. In der Linse unseres Auges gibt es kleine Nahtlinien, die während der Entwicklung des Auges entstanden sind. Betrachten wir eine kleine aber helle Lichtquelle (wie eine Strassenlaterne, Kerze oder eben einen Stern), so machen sich diese kleinen Mängel in unserem Auge bemerkbar. Das physikalische Phänomen nennt sich Beugung und lässt sich mit der Wellennatur des Lichts erklären. Durch das Fehlen der Lichtstrahlen, die durch die Nahtlinien in der Linse aufgehalten werden, entstehen auf der Netzhaut nebst dem Hauptmaximum (dort, wo eigentlich das Bild des Sterns sein sollte) mehrere Nebenmaxima (dort wo es wieder eine positive Interferenz gibt, weil mehrere Lichtstrahlen jeweils genau um eine oder mehrere Phasen verschoben sind). Wir nehmen dieses Hauptmaximum und alle Nebenmaxima als sternförmiges Bild wahr.

Dabei sieht der Stern für beide Augen ein bisschen anders aus, da in beiden Linsen die Nahtlinien ein bisschen anders liegen. Betrachtet man  den Nachthimmel jedoch nur mit einem Auge, so sehen alle Sterne genau gleich aus, da alle Zacken durch die gleichen Nahtlinien im Auge entstehen. Bei ganz genauem Hinschauen kann man sogar Farbverläufe erkennen. Dies liegt daran, dass die Nebenmaxima der unterschiedlichen Wellenlängen (und damit die unterschiedlichen Farben) nicht an den gleichen Stellen liegen, da die Phasenverschiebung von der Wellenlänge abhängt.

Es macht also Sinn Sterne mit Ecken zu zeichnen, da wir sie wegen den Nahtlinien in den Linsen unserer Augen tatsächlich so wahrnehmen (der wissenschaftliche Beweis dafür wurde 1997 in der unten verlinkten Arbeit geliefert). Will man wissenschaftlich ganz korrekt sein, so sollte man aber nicht mehr als zwei verschiedene Sterne zeichnen (da wir nur zwei Augen haben) und sie sollten einen regenbogenfarbigen Verlauf aufweisen.

Übrigens: das Beitragsbild ist eine Aufnahme des Hubble-Teleskops. Auch hier sind Sterne mit vier Ecken (und einem Farbverlauf) erkennbar. Warum ist das der Fall?

 

Quellen

MinutePhysics: Why are Stars Star-Shaped?
Wissenschaftliche Arbeit: R. Navarro and M. Angeles Losada, „Shape of stars and optical quality of the human eye„, J. Opt. Soc. Am. A  14, 353-359 (1997).
Beitragsbild: desktopwallpaperhd.net