Grenzen und Lösungen Linsenauge Die Natur hat bis zur Entwicklung der Gruben- und Blasenaugen schon eine beachtliche Vielfalt hervorgebracht. Doch weitere Fortschritte bei der Abbildungsqualität ließen sich mit den bisherigen Prinzipien kaum mehr erzielen. Denn ausschlaggebend sind nicht so sehr die einzelnen Sinneszellen. Entscheidend ist der Besitz eines wirkungsvollen optischen Apparates zum Auffangen des Lichtes. Ohne hochentwickelte Optik ist kein wirkliches Bildsehen möglich. Ein Quantensprung war daher die Entwicklung einer Linse. Durch deren Brechung der Lichtstrahlen entsteht auf der Netzhaut ein echtes Bild. Damit eröffnete das Linsenauge ungeahnte Möglichkeiten. Biologie DVD 7 - Auge & optischer Sinn I. In Sachen Optik setzt es die Maßstäbe. Verbesserung der Sehleistung Das Prinzip Linsenauge bietet zwei mögliche Ansätze. Linsenauge, Facettenauge Die eine Lösung lag in der Vergrößerung der Zahl der Einzelaugen und führte zu den Komplexaugen. Die andere Gruppe setzte bei der Optimierung auf die Vergrößerung des Auges, Vermehrung von Sinneszellen in der Retina und auf zusätzliche Konstruktionen wie etwa Blende und Strukturen zur Scharfeinstellung.
Mit freiem Auge aber können wir auch Sterne in einer Entfernung von tausenden Lichtjahren sehen; leistungsfähige Teleskope schließlich ermöglichen uns die Beobachtung von Sternen, die mehr als eine Milliarde Lichtjahre von uns entfernt sind. In der Zeit, die das Licht benötigt, um die riesigen Entfernungen zurückzulegen, kann sich der Zustand dieser Sterne gravierend verändert haben: Sterne haben nur eine begrenzte "Lebensdauer", wobei kleinere Sterne wie die Sonne länger "leben" als größere. Lösungshinweise. Sie schrumpfen nach mehreren Milliarden Jahren und einem kurzen Aufbäumen in Form eines "Roten Riesenstadiums" zu einem etwa erdgroßen weißen Zwerg, der dann langsam ausbrennt und schließlich als unsichtbarer, kalter brauner Zwerg endet. Größere Sterne haben eine weit kürzere Lebensdauer von einigen zehn bis hundert Millionen Jahren und enden nach einer gewaltigen "Supernova-Explosion" als winziger, ungeheuer dichter Neutronenstern oder gar – wenn ihre Masse besonders groß war – als Schwarzes Loch.
Dies geschieht durch Kontraktion beziehungsweise Entspannung der Ciliarmuskeln. Hornhaut, Linse und die zwischen diesen beiden gelegene, flüssigkeitsgefüllte vordere Augenkammer bilden das lichtbrechende System des Auges. Im Augenhintergrund, der Innenseite der Aderhaut aufgelagert, befindet sich die Netzhaut (Retina). Der Raum zwischen Linsenrückseite und Retina wird als Glaskörper bezeichnet. Dieser gallertartige Körper hat den mit Abstand größten Anteil am Volumen des Augapfels. In der Retina eingebettet liegen zahlreiche Nervenzellen sowie die Sinneszellen, von denen es zwei Typen gibt, die Stäbchen und die Zapfen. Bemerkenswert in der Retina sind zwei Bereiche: der gelbe Fleck (Fovea centralis), in der optischen Achse der Linse gelegen, ist ein Bereich besonders dicht gepackter Sinneszellen und damit die Stelle des schärfsten Sehens. Auge & optischer Sinn I. Der gelbe Fleck heißt gelb, weil er tatsächlich ein gelbes Aussehen hat - wie Biologen schon vor langer Zeit bei der Untersuchung von Augen feststellten.
In jeder Sekunde legt das Licht 300. 000 km zurück, in einem Jahr, also in 31, 5 Millionen Sekunden, somit insgesamt: 3 · 10 5 · 31, 5 · 10 6 km = 9, 45 · 10 12 km In Worten: Ein Lichtjahr entspricht einer Entfernung von 9, 45 Billionen km. Proxima Centauri ist von uns 4 ½ Lichtjahre, also 4 ½ · 9, 45 · 10 12 = 42, 5 · 10 12 km – in Worten 42, 5 Billionen km – entfernt. Zur besseren Veranschaulichung gibt man Entfernungen innerhalb des Sonnensystems in sogenannten " astronomischen Einheiten" AE an: 1 AE = 150 Millionen km = 150 · 10 6 km Ein Lichtjahr entspricht demnach 9, 45 · 10 12 km / 150 · 10 6 km = 63 · 10 4 AE. 4 ½ Lichtjahre entsprechen demnach 4 ½ · 63 · 10 4 AE = 2, 84 · 10 6 AE. Das bedeutet, dass Proxima Centauri ungefähr 3 Millionen mal weiter von uns entfernt ist als die Sonne. Unser Sonnensystem hat einen Durchmesser von 60 AE. Wie oft mal würde unser Sonnensystem in den Abstand zwischen der Sonne und Proxima Centauri hineinpassen? Auge und optischer sinn 2 lösungen. 2, 84 · 10 6 AE: 60 AE = 4, 7 · 10 4, d. unser Sonnensystem würde etwa 47.
Daher sehen wir am Himmel auch Sterne, die in Wirklichkeit bereits verloschen sind, aber deren vor langer Zeit ausgestrahltes Licht uns erst jetzt erreicht. Wie groß ist die Entfernung, die das Licht (im leeren Raum) in einem Jahr zurücklegt, d. welche Entferung in km entspricht einer Entfernung von einem Lichtjahr? Der sonnennächste Stern "Proxima Centauri" ist von uns 4 ½ Lichtjahre entfernt. Wie groß ist seine Entfernung in km und astronomischen Einheiten AE (1 AE = 150 Millionen km, dies entspricht dem mittleren Abstand Erde – Sonne)? Wie oft würde unser Sonnensystem (Durchmesser 60 AE) in den Zwischenraum zwischen Sonne und Proxima Centauri hineinpassen? Welche Folgerung kannst Du daraus über das Verhältnis von Materie und leerem Raum in unserem Weltall ziehen? Das Licht legt in einer Sekunde 300. 000 km = 3 · 10 5 km zurück. Wir berechnen zunächst, wieviele Sekunden einem Jahr entsprechen: Ein Jahr hat 365 Tage zu je 24 Stunden mit jeweils 3. 600 Sekunden. Daher gilt: 1 a = 365 · 24 · 3600 s = 31, 5 · 10 6 s In Worten: Ein Jahr hat 31, 5 Millionen Sekunden.
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