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Warum wird Stein hiess, kriegt aber keinen Sonnenbrand?
Dies haben wir am 16. Juni 2018 im Felslabor der NAGRA im Grimselgebiet erfahren.
Dass Stein heiss werden kann weiss ich spätestens seit meiner Motorradreise in Afrika 1993.
Doch warum wird Stein (eine angeblich tote Materie) überhaupt warm bzw. heiss? Was bringt den Stein ins Schwingen, in Resonanz?
Warum konnten wir tagsüber kaum darauf laufen und in der Nacht war derselbe Stein dann wieder kalt?
Eine sehr ausführliche Ansicht hat uns Hr. Sager, Leiter des Ressorts Eventik der NAGRA erläutert.
Guten Tag Herr Oberholzer, danke auch für Ihre Frage.
- Zu Ihrer Frage warum ein Stein warm wird: Im allgemeinen ist dies eine direkte Folge der Sonneneinstrahlung. Wie warm ein Stein wird und wie lange er heiss bleibt, hängt aber von mehreren Faktoren ab.Fällt Sonnenlicht (und UV) auf einen Stein, wird dieses absorbiert. Die absorbierte Energie führt dazu, dass sie Atome im Stein in Schwingungen versetzt werden. Das kann man dann als Wärme messen und spüren. Je dunkler ein Stein ist, desto mehr Licht verschiedener Wellenlängen (Farben) können absorbiert werden.Ein weisser Stein reflektiert fast alles einfallende Licht und erhitzt sich, im Gegensatz zu einem schwarzen, nur langsam und auch weniger.Die Wärmeleitfähigkeit und die Wärmekapazität eines Stoffes bestimmen, wie schnell sich dieser aufheizt und wie lange er warm bleibt.Je höher die Wärmeleitfähigkeit ist, desto schneller wird die Wärme durch einen Stoff transportiert, weitergeleitet und verteilt. Ein schönes Beispiel ist ein Stahlgeländer und ein Holzgeländer mit gleicher Ausgangstemperatur.Nehmen wir an, es ist kalt: das Stahlgeländer fühlt sich viel kälter an, weil es im Gegensatz zum Holz eine höhere Wärmeleitfähigkeit hat und die Wärme von der Hand abzieht… Ein geologisches Beispiel: Granit und Sandstein haben im Durchschnitt eine ähnliche Wärmeleitfähigkeit. Beim Sandstein gibt es allerdings eine grosse Variabilität. Der Grund sind die im Sandstein vorhandenen Porenräume und die Frage, wie «gut» die einzelnen Sandkörner miteinander verbunden sind. Sind die Porenräume mit Wasser gefüllt, hat der Sandstein eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Ein mit Luft gefüllter Porenraum verringert die Wärmeleitfähigkeit (die Luft fungiert als Isolation).Die Wärmekapazität gibt an, wie viel Energie ein Stoff benötigt, um sich aufzuheizen. Wasser ist ja bekannt als ein sehr guter Wärmespeicher… Daher geht es auch viel länger, feuchte Erde abzukühlen als Trockene.
- Noch ein Hinweis zum Sonnenbrand: Dies hat ja bekanntlich mehr mit Schädigung der Hautzellen durch kurzwellige Strahlung zu tun als mit direkter Erwärmung… in diesem Sinne wandelt zwar Gestein wie auch die Haut einen Teil der UV-Strahlung in langwellige Strahlung um (also Wärmestrahlung). Doch der Stein bekommt keinen Sonnenbrand im klassischen Sinne wie die Zellen der Menschen und Tiere und Pflanzen. Einzig in extrem stark besonnten Gebieten (Wüsten) wird eine mechanische Schädigung von Gestein möglich (eine Art Zermürbung der Strukturen durch UV und Wärmeschwankungen (sogenannte Desquamation)).
Ich hoffe, Ihre Frage beantwortet zu haben und grüsse Sie.
Heinz Sager
Die NAGRA ist in verschiedenen Orten am Suchen für Endlagerungen von hoch radioakviten Brennstäben aus unseren Atomkraftwerken. Diese sollen >1 Mio. Jahre strahlen.
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Wie funktioniert ein AKW-, ein ATOM Kraftwerk?
– von der Maus (für Kinder erklärt)
Einiges wussten wir schon vorher, dank Frau Dr. Blaser (Geologin) haben wir aber noch mehr über die angeblich tote Materie Stein erfahren.
Die Mineralien sind eben schon auch ein interessantes Thema und ein Besuch hier können wir Jedem empfehlen.
Dass der „AKW-Abfall“ also die Brennstäbe für ein 1 Mio Jahre „sicher“ deponiert werden sollen ist die eine Aufgabe der NAGRA. Eine bestimmte Radioaktive Strahlung bekommt ein Jder mit, das haben wir auch gelernt.
Hier ein paar der Fotos welche wir an diesem Anlass geknipst haben. Gerne bedanken wir und nochmals für den gelungenen Anlass im Felslabor Grimsel der NAGRA.
Bericht von Marco, HB9ZCW, 17. Juni 2018