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  • Überschallgeschwindigkeit und Mach-Zahl

    Bezeichnung für die Geschwindigkeit v eines Körpers, der sich schneller bewegt als der Schall im umgebenden Medium. Das Verhältnis aus v und der Schallgeschwindigkeit vS ist die Mach-Zahl Ma: \(Ma=\dfrac v {v_{\rm S} }\) Die von einem Überschallflugzeug ausgehenden Schallwellen können aus geometrischen Gründen einen kegelförmigen Bereich mit dem Flugzeug an der Spitze nicht verlassen, den Mach-Kegel. Am Kegelmantel ist die Schallintensität sehr groß; wenn diese einen Beobachter überstreicht, nimmt er dies als „Überschallknall“ bzw. „Schallmauer“ wahr (Abb.). Das elektromagnetische Analogon zur...

  • Ultraschall, Infraschall und Hyperschall

    Ultraschall (lat. ultra „jenseits“) ist Schall mit Frequenzen von 20 kHz bis 1 GHz. Er ist von den nicht hörbaren Schallfrequenzbereichen derjenige mit den meisten technischen Anwendungen. Erzeugt wird Ultraschall mechanisch mit einer sog. Ultraschallpfeife (Galton-Pfeife), wie sie von Hundehaltern benutzt wird. Praktische Bedeutung haben vor allem piezoelektrische und magnetostriktive Ultraschallgeber. Ultraschall dient u. a. zur Nachrichtenübermittlung unter Wasser, als Echolot, zu Werkzeugprüfung, medizinischer Diagnostik und Therapie sowie zum Glasschmelzen und zum Sterilisieren von...

  • Ultraviolettstrahlung

    Ultraviolettstrahlung, Abk. UV-Strahlung, sind unsichtbare elektromagnetische Wellen, deren Wellenlängen jenseits der kurzwelligen, d. h. violetten Grenze des sichtbaren Spektrums liegen. Man unterscheidet die Bereiche UV-A (380–315 nm), UV-B (315–280 nm) und UV-C (280–200 nm). Man fasst UV-A und UV-B auch als „nahes UV“ zusammen, UV-C dagegen wird unterteilt in fernes (280–200 nm) und Vakuum- oder extremes UV (VUV, EUV, 200–30 nm). Der Frequenzbereich der UV-Strahlung liegt dementsprechend zwischen 800 THz und 10 PHz. Bei noch kürzeren Wellenlängen beginnt der Bereich der Röntgenstrahlung...

  • Umweltphysik

    Die Umweltphysik ist ein in den 1970er-Jahren entstandenes Fachgebiet der Physik. Es erforscht die Vorgänge in den dem Menschen zugänglichen Bereichen der Erde wie Grundwasser, Boden, Ozeane, Atmosphäre und Kryosphäre (die eisbeckten Gebiete der Erde) mit physikalischen Methoden erforscht. Wichtigste Methoden sind die Messung von Transportprozessen durch Tracer-Untersuchungen (Verfolgung von natürlichen oder künstlichen „Markierungsstoffen“), Altersbestimmungen und die Modellierung dieser Prozesse mit dem Computer. Am meisten Aufmerksamkeit erlangte dabei die Klimaforschung und -modellierung...

  • Urknall

    Der Urknall war dem heutigen kosmologischen Standardmodell zufolge der Beginn von Raum und Zeit in einem unendlich kleinen, heißen und dichten Zustand. Er fand vor 13,6 Milliarden Jahren statt. Seitdem hat sich das Universum ausgedehnt (kosmische Expansion), wobei zuerst Elementarteilchen, dann Atomkerne, Atome und schließlich Sterne und Planeten, Galaxien (durch die Schwerkraft gebundene Ansammlungen von vielen Milliarden Sternen) und Galaxienhaufen entstanden. Seit den 1990er Jahren gibt es verschiedene voneinander unabhängige Beobachtungen, die darauf schließen lassen, dass sich die...