Masse (Physik) und Buche: Unterschied zwischen den Seiten

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'''Masse''' ([[lat.]] ''massa'', „Klumpen“, {{ELSalt|μάζα}} ''maza'', „Brotteig“), auch '''Ruhemasse''' oder '''invariante Masse''' genannt, ist eine grundlegende Eigenschaft aller [[physisch]]en [[Materie]] und die Ursache der [[Gravitation]] und der [[Trägheit]]. Als [[Formel]]zeichen wird meist <math>m</math> verwendet. In der [[Physik]] wird häufig auch das idealisierte Modell einer ausdehnungslosen '''Punktmasse''' bzw. eines '''Massepunkts''' verwendet.
Die '''Buchen''' (''Fagus'') sind die einzige [[Gattung (Biologie)|Pflanzengattung]] der Unterfamilie der '''Fagoideae''' innerhalb der [[Familie (Biologie)|Familie]] der [[Wikipedia:Buchengewächse|Buchengewächse]] (Fagaceae). Die etwa elf Arten besitzen eine weite Verbreitung in den [[Wikipedia:Gemäßigte Zone|gemäßigten Gebieten]] der [[Nordhalbkugel]] in [[Nordamerika]] und [[Eurasien]].


[[Datei:Prototype kilogram replica.JPG|mini|hochkant=1.3|Replik des Urkilogramms unter zwei Glasglocken]]
== Beschreibung ==
Die Masse ist eine [[physik]]alische Grundgröße und wird in '''Kilogramm''' gemessen. Das [[Wikipedia:Kilogramm|Kilogramm]] wird durch den ''Internationalen Kilogrammprototyp'', das sog. ''Urkilogramm'', festgelegt. Dabei handelt es sich um einen Zylinder von 39 Millimeter Höhe und 39 Millimeter Durchmesser aus einer Legierung von 90% [[Wikipedia:Platin|Platin]] und 10% [[Wikipedia:Iridium|Iridium]], der vom [[Wikipedia:Internationales Büro für Maß und Gewicht|Internationalen Büro für Maß und Gewicht]] verwahrt wird. Seine Masse entspricht annähernd der Masse von einem Liter Wasser bei 4 °C. Das Einheitenzeichen des Kilogramms ist <math>kg</math>.
[[Datei:Fagus grandifolia - American Beech.jpg|mini|Zweig mit jungen Laubblättern und Blütenständen der [[Amerikanische Buche|Amerikanischen Buche]] (''Fagus grandifolia'')]]


Aus der von [[Albert Einstein]] [[Wikipedia:1905|1905]] veröffentlichten [[Spezielle Relativitätstheorie|speziellen Relativitätstheorie]], zu der sich auch [[Rudolf Steiner]] verschiedentlich geäußert hat, folgt die [[Äquivalenz von Masse und Energie]] gemäß der bekannten [[Formel]]:
=== Vegetative Merkmale ===
Buchen-Arten sind sommergrüne [[Baum|Bäume]], die Wuchshöhen von bis zu 40 Metern erreichen. Ihre [[Rinde]] ist grau und glatt und zeigt nur selten im Alter eine geringe [[Borke]]n&shy;bildung, sie gehört daher zu den [[Peridermbaum|Peridermbäumen]]. Die dünn und hin- und hergebogenen Zweige besitzen eine braune Rinde. Die 1 bis 3 Zentimeter langen Knospen sind lang spindelförmig, oft spreizend, von brauner Farbe, mit zahlreichen Knospenschuppen bedeckt und silbrig behaart.
::<math>E_{0}=m_{0}\,c^{2}</math>


Aufgrund der ungeheuren Größe der [[Lichtgeschwindigkeit]] <math>c=299\,792\,458\;\mathrm{m/s}</math> entspricht schon einer kleinen Ruhemasse <math>m_{0}</math> eine gewaltige Ruheenergie <math>E_{0}</math>. Nimmt man für die Lichtgeschwindigkeit den gerundeten Wert von  c = 3•10<sup>8</sup> m/s an, so folgt daraus für eine Masse von 1 [[Wikipedia:Kilogramm|kg]] die Energie E = 9•10<sup>16</sup> [[Wikipedia:Joule|J]]. Für 1 [[Wikipedia:Gramm|g]] ist demgemäß die Energie E = 9•10<sup>13</sup> [[Wikipedia:Joule|J]]. Mit dem [[Wikipedia:TNT-Äquivalent|TNT-Äquivalent]] von 1&nbsp;kT (Kilotonne TNT) = 4,184&nbsp;·&nbsp;10<sup>12</sup>&nbsp;[[Wikipedia:Joule|J]] entspricht damit 1 g Materie - also etwa ein erbsengroßes Stück Tafelkreide - einer Sprengkraft von ungefähr 21,5 Kilotonnen TNT. Etwa diese Sprengkraft hatte auch die am [[Wikipedia:9. August|9. August]] [[Wikipedia:1945|1945]] über [[Wikipedia:Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki|Nagasaki]] abgeworfene [[Atombombe]] „[[Wikipedia:Fat Man|Fat Man]]“. Die Spaltmasse bestand im Kern aus einer [[Wikipedia:Plutonium|Plutonium]]-Hohlkugel mit einer Masse von etwa 6,2 kg und aus einem Mantel von ca. 108 kg abgereichertem [[Wikipedia:Uran|Uran]] (<sup>238</sup>U), der als Neutronenreflektor diente, aber auch zu etwa 20% zur Sprengkraft beitrug. Die erste, „[[Wikipedia:Little Boy|Little Boy]]“ genannte Atombombe, die bereits am [[Wikipedia:6. August|6. August]] 1945 über [[Wikipedia:Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki|Hiroshima]] abgeworfen worden war, hatte „nur“ eine Sprengkraft von 13 Kilotonnen TNT.
Die [[Blatt (Pflanze)|Laubblätter]] stehen wechselständig, an aufrechten Zweigen schraubig, an abstehenden sind sie mehr oder weniger zweizeilig angeordnet. Die Laubblätter sind in Blattstiel und Blattspreite gegliedert. Die Blattspreite ist glänzend grün, ganzrandig, leicht buchtig gezähnt, wellig gebuchtet oder fein gezähnt. Die [[Nebenblatt|Nebenblätter]] sind schmal und hinfällig.


== Siehe auch ==
=== Blütenstände und Blüten ===
* {{WikipediaDE|Masse (Physik)}}
Buchen-Arten sind einhäusig getrenntgeschlechtig ([[Monözie|monözisch]]). Die [[Blüte]]n stehen an jungen Zweigen und erscheinen gleichzeitig mit den Laubblättern. Die männlichen Blüten stehen in dichten, lang gestielten, hängenden Büscheln. Die männliche Einzelblüte besitzt eine vier- bis siebenspaltige Blütenhülle und acht bis sechzehn [[Staubblatt|Staubblätter]]. Die Pollen sind mehr oder weniger kugelig, etwa 20 bis 45 Mikrometer groß und zeigen drei von Pol zu Pol verlaufende Porenfalten. Die weiblichen Blüten stehen zu zweit oder dritt in aufrechten [[Blütenstand|Blütenständen]], sie bilden ein [[Sympodium|Dichasium]]. Die weibliche Einzelblüte besitzt eine behaarte, vier- bis sechsspaltige Blütenhülle und einen dreikammerigen [[Fruchtknoten]] auf dem drei [[Narbe (Botanik)|Narben]] sitzen.
* {{WikipediaDE|Äquivalenz von Masse und Energie}}
 
* {{WikipediaDE|Größenordnung (Masse)|Liste mit Größenordnungen von Massen}}
=== Früchte ===
* {{WikipediaDE|Massendichte}}
Als [[Frucht|Früchte]] werden dreikantige, 1 bis 1,5 Zentimeter lange, glänzend kastanienbraune [[Nussfrucht|Nussfrüchte]], die [[Buchecker]]n, gebildet. Sie sitzen zu zweien, selten zu dreien, in einem stark verholzten, außen weichstacheligen, vierklappigen [[Fruchtbecher]] (Kupula). Die Bucheckern reifen im Herbst.
* {{WikipediaDE|Effektive Masse}}
 
=== Chromosomensätze ===
Die [[Chromosom]]engrundzahl beträgt x = 12; es liegt [[Diploidie]] vor mit [[Chromosomenzahl]]en von 2n = 24.
 
== Verbreitung und Standortansprüche ==
{{Hauptartikel|Sommergrüner Laubwald}}
 
[[Datei:American Beech - Flickr - treegrow (2).jpg|mini|Zweig mit Laubblättern der [[Amerikanische Buche|Amerikanischen Buche]] (''Fagus grandifolia'')]]
[[Datei:Fagus sylvatica orientalis 3.jpg|mini|[[Orient-Buche]] (''Fagus orientalis'')]]
 
Die Gattung ''Fagus'' ist mit acht bis elf Arten in der nördlichen [[Gemäßigte Breiten|gemäßigten Zone]] Europas, Nordamerikas und Asiens verbreitet. Eine Art reicht bis Mexiko. Die größte Artenvielfalt findet sich im Osten Asiens. Die Buchen-Arten bevorzugen ein wintermildes und sommerkühles, feuchtes ozeanisches [[Klima]]. Gebiete mit strengen Winter- und Spätfrösten und starker Trockenheit werden gemieden. In ihren südlichen Verbreitungsgebieten sind die Buchen auf die Gebirgslagen beschränkt.
 
[[Fossil]] sind Buchen seit dem [[Tertiär (Geologie)|Tertiär]] nachgewiesen. Vor 10 Mio. Jahren kennzeichnet ihr vermehrtes Aufkommen, etwa in [[Sedimente und Sedimentgesteine|Sedimenten]] der [[Geologie der Niederrheinischen Bucht|Niederrheinischen Bucht]], eine langsame Abkühlung in Gebieten mit bis dahin subtropischem Klima.
 
== Systematik ==
Die [[Erstbeschreibung|Erstveröffentlichung]] des Gattungsnamens ''Fagus'' erfolgte 1753 in ''[[Species Plantarum]]'', 2, S.&nbsp;997–998. [[Typus (Nomenklatur)|Typusart]] ist ''[[Rotbuche|Fagus sylvatica]]'' Ein Synonym von ''Fagus'' ist ''Phegos''.
 
''Fagus'' ist die einzige [[Gattung (Biologie)|Gattung]] der Unterfamilie Fagoideae innerhalb der [[Familie (Biologie)|Familie]] der [[Buchengewächse|Fagaceae]].
 
Es werden etwa elf Buchenarten (''Fagus'') unterschieden, wobei die Zuordnung eines Taxons als Art oder Unterart diskutiert wird.
 
== Abgrenzung von ähnlich benannten Gattungen ==
* Die Gattung der [[Hainbuchen]] oder Weißbuchen (''Carpinus'') ist den Buchen auf den ersten Blick ähnlich, gehört aber zur Familie der [[Birkengewächse]] (Betulaceae).
* Auch die Gattung der [[Hopfenbuchen]] (''Ostrya''), die den Hainbuchen ähnlich ist, gehört zur Familie der Birkengewächse (Betulaceae).
* Die Gattung der [[Scheinbuchen]] (''Nothofagus''), die den Buchen im Aussehen auch ähnelt, ist ausschließlich in der südlichen Hemisphäre heimisch und gehört zur Familie der [[Scheinbuchengewächse]] (Nothofagaceae).
 
== Verwendung ==
Während manche Arten wie Kerb-Buche oder Japanische Buche in der [[Forstwirtschaft]] eine untergeordnete Rolle spielen, ist die in Mitteleuropa heimische Rotbuche ein wichtiger Holzlieferant. Das [[Buchenholz]] ist in Deutschland mit einem [[Einschlag]] von jährlich etwa 7 Millionen Festmetern (ca. 1/6 des Gesamtholzeinschlages in Deutschland) eines der bedeutendsten Laubhölzer als Nutz- und [[Industrieholz]].


== Literatur ==
== Literatur ==
* Max Jammer: ''Der Begriff der Masse in der Physik.'' Wissenschaftliche Buchgesellschaft, Darmstadt 1964 (Concepts of Mass in Classical and Modern Physics, Harvard 1961, deutsch).
* [http://www.mobot.org/MOBOT/Research/APweb/orders/fagalesweb.htm#Fagaceae Fagoideae innerhalb der Familie der Fagaceae] bei der [http://www.mobot.org/MOBOT/Research/APweb/welcome.html APWebsite.] (Abschnitt Systematik)
* {{Literatur |Autor=Gordon Kane |Titel=Das Geheimnis der Masse |Sammelwerk=Spektrum der Wissenschaft |Nummer=2 |Datum=2006 |Verlag=Spektrum der Wissenschaft Verlag |Seiten=36–43 |ISSN=0170-2971}}
* [[Joachim Stiller]]: [http://joachimstiller.de/download/sonstiges_relativistische_massenzunahme.pdf Relativistische Massenzunahme] PDF


== Weblinks ==
== Weblinks ==
{{Commonscat|Mass (physical property)|Masse}}
{{Commonscat|Fagus|Buchen (''Fagus'')}}
* [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/kraft-und-masse-ortsfaktor#Grundgr%C3%B6%C3%9Fe%20Masse Versuche und Aufgaben zur Masse] (LEIFI)
* [http://vorort.bund.net/suedlicher-oberrhein/weidbuchen.html Weidbuchen im Schwarzwald]
* [http://online.itp.ucsb.edu/online/colloq/fritzsch1/ ''The Problem of Mass for Quarks and Leptons.''] Vortrag (engl.) von Harald Fritzsch am 22.&nbsp;März 2000 im Kavli Institute for Theoretical Physics (Vortragsunterlagen/Audioaufzeichnung).
* Lew Borissowitsch Okun: ''[http://arxiv.org/abs/hep-ph/0602037 The Concept of Mass in the Einstein Year.]'' (arXiv). PDF, 175&nbsp;kB.


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Version vom 22. Januar 2018, 12:21 Uhr

Die Buchen (Fagus) sind die einzige Pflanzengattung der Unterfamilie der Fagoideae innerhalb der Familie der Buchengewächse (Fagaceae). Die etwa elf Arten besitzen eine weite Verbreitung in den gemäßigten Gebieten der Nordhalbkugel in Nordamerika und Eurasien.

Beschreibung

Zweig mit jungen Laubblättern und Blütenständen der Amerikanischen Buche (Fagus grandifolia)

Vegetative Merkmale

Buchen-Arten sind sommergrüne Bäume, die Wuchshöhen von bis zu 40 Metern erreichen. Ihre Rinde ist grau und glatt und zeigt nur selten im Alter eine geringe Borken­bildung, sie gehört daher zu den Peridermbäumen. Die dünn und hin- und hergebogenen Zweige besitzen eine braune Rinde. Die 1 bis 3 Zentimeter langen Knospen sind lang spindelförmig, oft spreizend, von brauner Farbe, mit zahlreichen Knospenschuppen bedeckt und silbrig behaart.

Die Laubblätter stehen wechselständig, an aufrechten Zweigen schraubig, an abstehenden sind sie mehr oder weniger zweizeilig angeordnet. Die Laubblätter sind in Blattstiel und Blattspreite gegliedert. Die Blattspreite ist glänzend grün, ganzrandig, leicht buchtig gezähnt, wellig gebuchtet oder fein gezähnt. Die Nebenblätter sind schmal und hinfällig.

Blütenstände und Blüten

Buchen-Arten sind einhäusig getrenntgeschlechtig (monözisch). Die Blüten stehen an jungen Zweigen und erscheinen gleichzeitig mit den Laubblättern. Die männlichen Blüten stehen in dichten, lang gestielten, hängenden Büscheln. Die männliche Einzelblüte besitzt eine vier- bis siebenspaltige Blütenhülle und acht bis sechzehn Staubblätter. Die Pollen sind mehr oder weniger kugelig, etwa 20 bis 45 Mikrometer groß und zeigen drei von Pol zu Pol verlaufende Porenfalten. Die weiblichen Blüten stehen zu zweit oder dritt in aufrechten Blütenständen, sie bilden ein Dichasium. Die weibliche Einzelblüte besitzt eine behaarte, vier- bis sechsspaltige Blütenhülle und einen dreikammerigen Fruchtknoten auf dem drei Narben sitzen.

Früchte

Als Früchte werden dreikantige, 1 bis 1,5 Zentimeter lange, glänzend kastanienbraune Nussfrüchte, die Bucheckern, gebildet. Sie sitzen zu zweien, selten zu dreien, in einem stark verholzten, außen weichstacheligen, vierklappigen Fruchtbecher (Kupula). Die Bucheckern reifen im Herbst.

Chromosomensätze

Die Chromosomengrundzahl beträgt x = 12; es liegt Diploidie vor mit Chromosomenzahlen von 2n = 24.

Verbreitung und Standortansprüche

Zweig mit Laubblättern der Amerikanischen Buche (Fagus grandifolia)
Orient-Buche (Fagus orientalis)

Die Gattung Fagus ist mit acht bis elf Arten in der nördlichen gemäßigten Zone Europas, Nordamerikas und Asiens verbreitet. Eine Art reicht bis Mexiko. Die größte Artenvielfalt findet sich im Osten Asiens. Die Buchen-Arten bevorzugen ein wintermildes und sommerkühles, feuchtes ozeanisches Klima. Gebiete mit strengen Winter- und Spätfrösten und starker Trockenheit werden gemieden. In ihren südlichen Verbreitungsgebieten sind die Buchen auf die Gebirgslagen beschränkt.

Fossil sind Buchen seit dem Tertiär nachgewiesen. Vor 10 Mio. Jahren kennzeichnet ihr vermehrtes Aufkommen, etwa in Sedimenten der Niederrheinischen Bucht, eine langsame Abkühlung in Gebieten mit bis dahin subtropischem Klima.

Systematik

Die Erstveröffentlichung des Gattungsnamens Fagus erfolgte 1753 in Species Plantarum, 2, S. 997–998. Typusart ist Fagus sylvatica Ein Synonym von Fagus ist Phegos.

Fagus ist die einzige Gattung der Unterfamilie Fagoideae innerhalb der Familie der Fagaceae.

Es werden etwa elf Buchenarten (Fagus) unterschieden, wobei die Zuordnung eines Taxons als Art oder Unterart diskutiert wird.

Abgrenzung von ähnlich benannten Gattungen

  • Die Gattung der Hainbuchen oder Weißbuchen (Carpinus) ist den Buchen auf den ersten Blick ähnlich, gehört aber zur Familie der Birkengewächse (Betulaceae).
  • Auch die Gattung der Hopfenbuchen (Ostrya), die den Hainbuchen ähnlich ist, gehört zur Familie der Birkengewächse (Betulaceae).
  • Die Gattung der Scheinbuchen (Nothofagus), die den Buchen im Aussehen auch ähnelt, ist ausschließlich in der südlichen Hemisphäre heimisch und gehört zur Familie der Scheinbuchengewächse (Nothofagaceae).

Verwendung

Während manche Arten wie Kerb-Buche oder Japanische Buche in der Forstwirtschaft eine untergeordnete Rolle spielen, ist die in Mitteleuropa heimische Rotbuche ein wichtiger Holzlieferant. Das Buchenholz ist in Deutschland mit einem Einschlag von jährlich etwa 7 Millionen Festmetern (ca. 1/6 des Gesamtholzeinschlages in Deutschland) eines der bedeutendsten Laubhölzer als Nutz- und Industrieholz.

Literatur

Weblinks

Commons: Buchen (Fagus) - Weitere Bilder oder Audiodateien zum Thema


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