Sonnencremes sollen die unsichtbare aber zellschädigende UV-Strahlung von der Haut fern halten.
Im Experimentarium in Kopenhagen kann man an einer etwas anderen “Labor-Sonnenbank” die Wirksamkeit des UV-Filters selber testen.

 
UV-Filter-Test mit Glasplatten, Sonnencremes und UV Lichtquelle (Grossansicht durch Klick aufs Bild)

Zum Test stehen eine Handcreme und zwei verschiedene Sonnencremes mit unterschiedlichem Schutzfaktor zur Verfügung. Die Cremes werden auf die Quartzglasplatten geschmiert und von oben mit Licht bestrahlt (drei Lichtquellen: UV-A, UV-B und normales Licht). Der weisse Untergrund unter dem Glas wirft bläuliches Licht zurück. Wird nun ein Teil des UV Lichts von der Sonnencreme absorbiert, gelangt nicht mehr alles UV-Licht auf den Boden und es entsteht ein Schatten, der um so stärker und deutlicher wird, je grösser die UV-Schutzwirkung ist.

Der Besucher wird eingeladen, beim nächsten Besuch seine eigene Sonnencreme zum Text mitzubringen.

Neuerdings werden transparente Sonnencremes angeboten, deren Titaniumdioxid-Partikel als physikalischer Filter so klein sind, dass sie das sichtbare Licht nicht mehr reflektieren. Diese Nanopartikel sind auf dem Markt erschienen ohne Abschätzung der möglichen Risiken bezüglich der Aufnahme der Partikel in den Körper. Ein anderes Risiko besteht aber bereits jetzt: Durch die Farblosigkeit kann der Sonnenbader nicht mehr erkennen, ob er sich auch wirklich gleichmässig eingecremt hat.

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Das dem französischen Philosophen und Naturwissenschaftler René Descartes zugeschriebene Spielzeug zur Veranschaulichung von Druck und Auftrieb kennen die meisten nur in der einfachen Variante für den Hausgebrauch.

Das Prinzip ist immer da gleiche: Ein kleines Gefäss, das mit Luft gefüllt ist und entweder eine elastische Hülle besitzt oder nach unten geöffnet und zu einem Teil mit Wasser, zum anderen mit Luft gefüllt ist, schwebt innerhalb eines anderen mit Wasser gefüllten Gefässes, meistens einer PET Flasche. In diesem lässt sich Druck auf das Wasser ausüben, z.B. über eine elastische Gummimembran, die man über den Schraubverschluss spannt. Das Wasser, selbst nicht komprimierbar, erhöht den Druck auf die Luftblase in dem kleinen Gefäss. Die Luft wird komprimiert, dabei reduziert sich ihr Volumen und damit der Auftrieb in dem kleinen Gefäss, das zu Boden sinkt.

Wenn man den Druck langsam reguliert, kann man den Taucher auf und ab tauchen oder ihn in der Mitte schweben lassen. Die “kleinen Gefässe” im Hausversuch können Pipetten, Kügelchen aus Alumiumfolie, Apfelsinenschalen, Brotstücke, Tintenpatronen, Ketchup- oder Senf-Plastikpäckchen sein.

Einige Science Center haben diesen Versuch zu einem grossen Exponat in ihrer Dauerausstellung gemacht. Schauen wir uns zwei Beispiele näher an.

Der kartesische Taucher im Explore-at-Bristol schwimmt im Wasser eines zwei Meter langen Glaszylinders, der auf einem soliden Sockel aus Metall steht. Der Taucher ist ein gut 30 cm hoher Plastikzylinder und die Druckveränderung erfolgt über Druck auf einen transparenten Plastikschlauch, der einer sehr stabilen PET-Flasche nicht unähnlich ist. Im Wasser haben sich leider schon Algen gebildet und wenn der Taucher am Boden aufschlägt, wirbelt er Algenfetzen in die Wassersäule.

Der kartesische Taucher im Techniquest Cardiff nutzt ebenfalls einen zwei Meter hohen aber weniger weiten Glaszylinder, der auf dem Sockel aus Plastik steht. Mit Druck auf den grossen roten Knopf wird der Druck in dem Zylinder erhöht. Der Taucher ist ein flaches Umriss-Modell eines Fisches mit Aluminiumfolienzylinder als deformierbaren Auftriebskörper.

Kombinieren wir die Vorteile beider Modelle:

• Der mit Wasser gefüllte Plastikschlauch zur Druckveränderung im Exponat in Bristol macht deutlich, dass das Wasser der Wassersäule mit diesem Plastikschlauch in Verbindung steht. Der rote Knopf im Techniquest Exponat lässt diese Verbindung und direkte Einflussnahme nicht so leicht erkennen.
• Das Techniquest nennt das Exponat explizit nicht “Kartesischer Taucher”, sondern “Schwimmblase”. Das Fischmodell mit Schwimmblase als Taucher lässt den Besucher die Anwendung des Prinzips in Natur und Technik (U-Boote) sofort erahnen. Die Deformation der Aluminiumfolie kann man zudem sehr gut beobachten. 

Die Techniquest-Umsetzung des Kartesischen Tauchers, insbesondere des Tauchergefässes selbst, ist hervorragend gelungen, da es nicht nur den Wirkmechanismus sichtbar macht, sondern auch die Umsetzung in der Natur visualisiert.

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Die Bell Labs, deren Forscher wir in der Vergangenheit Erfindungen wie Transistor, Laser, Solarzellen, Tonwahl-Telephone und vieles mehr verdanken, haben 2004 in Kooperation mit dem Team von Tom Krupenkin und J. Ashley Taylor von der University of Wisconsin-Madison eine Oberfläche erzeugt, die aus einem dichten Rasen von lediglich 400 nm breiten Silizium-Nägeln besteht. Diese als “Nanogras” bezeichnete Oberfläche weist Flüssigkeiten so effizient ab, das sie praktisch nicht benetzbar ist und der Boden dieses Nagelbetts trocken bleibt. Allerdings nur so lange die winzigen Nägel nicht erhitzt oder unter Strom gesetzt werden, dann läuft die Flüssigkeit plötzlich an den Schäften der Nägel zum Grund herunter.

Flüssigkeitstropen auf einer Nanogras-Oberfläche.
Photo: Tom Krupenkin 

In der Wissenschaft werden solche Oberflächen “Superhydrophobic Nanostructured Surfaces” genannt. Dabei ist der Begriff inzwischen veraltet, da die neue Generation dieser Oberflächen nicht nur hydrophob - wasserabweisend - ist, sondern tatsächlich eine Vielzahl von Flüssigkeiten wie Öl, Alkohol oder Reinigungsmittel abweisen.

Photos der Nanograss-Oberfläche nach dem Klick … (more…)

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Chris Jordan, ein US-Fotograf mit gesellschaftskritischem Blick durch die Kamera, hat für seine neue Ausstellung “Running the Numbers: An American Self-Portrait” Statistiken über den American Way of Life in überdimensionierte Bilder gesetzt. Da werden die eine Million Plastikbecher, die auf den Flügen in den USA innerhalb von sechs Stunden verbraucht werden, zu einem modernen Kunstwerk. Oder 32.000 Barbie-Puppen formen das Bild einer weiblichen Brust stellvertretend für die gleiche Anzahl von Brustvergrösserungen, die in den USA jeden Monat durchgeführt werden.

Plastic Cups, 2008: “Depicts one million plastic cups, the number used on airline flights in the US every six hours.”

Cans Seurat, 2007: “Depicts 106,000 aluminum cans, the number used in the US every thirty seconds.”

Die riesigen aus Zehntausenden Fotos bestehenden Bilder machen die unermesslichen Grösse statistischer Zahlen und die dahinter stehenden oftmals beklemmenden Geschichten über Verschwendung, Schönheitswahn, Süchte, Mobilität, Medikamentenmissbrauch und andere Merkwürdigkeiten unserer Zeit bildlich erfahrbar.

Einziger Nachteil dieser Art der Visualisierung: Das Bemerkenswerte, Unglaubliche der illustrierten Aussagen erschliesst sich erst in Kenntnis der verwendeten Einheiten. Denn 100′000 Objekte zu sehen ist das eine. Erst mit dem Wissen, dass diese Objekte in nur wenigen Minuten von einer Nation “verbraucht” werden, fügt die Einheit hinzu, macht die Dimensionen deutlich und im besten Fall auch nachdenklich. Liesse sich die zeitliche Dimension in einer Echtzeit-Animation (”Was JETZT passiert”) oder einer Vereinheitlichung der betrachteten Zeitdauer (”Wie der Mensch während einer Stunde die Welt verändert”) eventuell besser verdeutlichen?

Die bisher sehr auf die USA fokussierten Themen werden bald um weitere Fotos zu globalen Themen ergänzt. Auch wenn Jordan nur Statistiken visualisiert, die Auswahl seiner Themen ist subjektiv und soll die Zuschauer für bestimmte Probleme sensibilisieren. Jordans Argumentation lautet: Die globalisierte Welt ist so komplex geworden und wird durch so enorm grosse Zahlen beschrieben, dass sie Ihre Anschaulichkeit verloren hat. Seine Bilder wollen diese Anschaulichkeit wieder zurückbringen. Es würde die Ausstellung noch ausgewogener und dem Besucher Mut machen, wenn Chris Jordan auch einige positive Statistiken visualisieren würde.

Chris Jordan stellte seine Bilder und seine Motivation für diese Arbeit in einer Präsentation an der TED Konferenz vor.

Chris Jordan Website

via Ehrensenf

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“The Powers of Ten” (dt: Hoch Zehn) ist der Titel der wohl bekanntesten Kamera-Zoomfahrt, die anschaulich machte, dass Grösse immer relativ ist. Die Kamera wurde auf eine Reise ins Universum und in die Welt der Atome geschickt, und bei jeder Sequenz wurde die Kantenlänge des sichtbaren Fensters um den Faktor 10 verkleinert oder vergrössert.

Eine Auswahl von Filmen und Präsentationen, die den Zuschauer durch die Welt von 10^-18 (Attometer) bis  10²¹ (Zettameter) Metern führen:

Mit Kees Boekes Buch “COSMIC VIEW: The Universe in 40 Jumps” fing alles an. 1957 erschien der Klassiker über das Mass der Dinge, in deren Zentrum ein Mädchen mit Katze in einem Vorort der niederländischen Stadt Utrecht sitzt.

Cosmic View Online Version

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David Bolinsky, Mitgründer des Animationsstudios XVIVO und Spezialist für medizinische Illustration, und sein Kollege John Liebler wurden 2006 vom Harvard University’s Department of Molecular and Cellular Biology angefragt, ob sie eine Animation zum Thema Zellbiologie produzieren könnten.

Herausgekommen ist ein Film, den es so als Lehrmaterial noch nicht gegeben hat.

“The Inner Life of the Cell” macht die Biologie einer Zelle zu einem cineastischen Erlebnis und setzt die komplexen Interaktionen zwischen Genen und Proteinen dramatisch in Szene. Die Studenten gehen auf eine dreidimensionale Reise und sehen die Zusammensetzung der Biomembranen und die in ihr schwimmenden Membran-Proteine, können die Produktion und die Struktur der Actinfilamente des Cytoskeletts beobachten, staunen über die Bewegung der Motorproteine, die Vesikel entlang der Mikrotubuli bewegen, und sind Zeugen der Translation von mRNA an Ribosomen.

Der Film: The Inner Life of the Cell

Eine kurze Version mit Musik aber ohne Text existiert ebenfalls.

Siehe auch Beitrag zu Hybrid Medical Animations

XVIVO Studio

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