Wenn jemand eine Reise tut

Hier mehr, da weniger

Mit Röntgenstrahlen durchleuchten wir den schmerzenden Arm, um herauszufinden, ob er gebrochen ist. Dazu zeichnen wir auf, wie viel von der ausgesendeten Strahlung auf der anderen Seite des Arms wieder austritt. Es entsteht ein Röntgenbild, auf dem man anhand der Färbung der einzelnen Bereiche erkennt, wie viel Röntgenstrahlung durchgelassen wurde: Die dichten Knochen «schlucken» mehr Strahlung, sodass das Röntgenbild hier hell bleibt. Das umliegende Gewebe und Brüche im Knochen schlucken weniger Strahlung, wodurch das Röntgenbild dort stärker belichtet und somit dunkler wird.

Ein detaillierteres, dreidimensionales Bild vom Innern eines Körpers liefert die Computertomografie (CT). Dafür werden viele einzelne Röntgenbilder erstellt, die nebeneinanderliegende Querschnitte des Körpers zeigen, und zu einem 3D-Bild zusammengesetzt werden.

Im Handgepäckscanner am Flughafen werden Gepäckstücke mit Röntgenstrahlen aus verschiedenen Richtungen durchleuchtet. So können unterschiedlich dichte Gegenstände anhand der durchgelassenen Röntgenstrahlung erkannt werden: Sehr dichte Gegenstände (z.B. aus Metall) schlucken viel Strahlung; etwas weniger dichte, meist anorganische Materialien (z.B. Glas) schlucken weniger Strahlung; noch weniger dichte, meist organische Materialien (z.B. Lebensmittel, Plastik, Flüssigkeiten oder Sprengstoff) schlucken kaum Strahlung.

Hier schneller, da langsamer

Auch die Reisezeit einer Welle können wir nutzen, um etwas über das Material zu erfahren, durch das sie hindurchgelaufen ist. Bei Untersuchungen von Brustgewebe werden Ultraschallwellen aus verschiedenen Richtungen durch die Brust gesendet. Da Wellen durch dichteres Tumorgewebe schneller laufen als durch umliegendes gesundes Gewebe, ergibt sich aus ihren unterschiedlichen Reisezeiten ein 3D-Bild des Brustinnern, auf dem ein möglicher Tumor erkannt werden kann.

Genauso kann man bei der Erde mit Erdbebenwellen ein Bild des Untergrunds erstellen, denn diese sind in flüssigem Untergrund (z.B. in Magma) langsamer als in festem Gestein. Das Bild ist umso genauer, je mehr Erdbebenwellen aus unterschiedlichen Richtungen den Untergrund durchkreuzen. Darum ist es wichtig, mit möglichst vielen, gut verteilten Messstationen möglichst viele Beben aufzuzeichnen.

Auch schwache seismische Wellen nehmen Informationen über den Untergrund auf. Sie werden z.B. ausgelöst von Strassenverkehr oder Ozeanwellen, welche die Erde vibrieren lassen. Da diese Wellen beinahe immer und überall verfügbar sind, erweitern sie die Überwachungsmöglichkeiten von z.B. Vulkanen, Staudämmen und Brücken.

Ozean und Atmosphäre untersuchen wir mit Schallwellen. Sie laufen durch wärmere Bereiche schneller als durch kältere, sodass sich mit ihren Reisezeiten Temperaturverteilungen ermitteln lassen. Da diese sich auf Luft- bzw. Meeresströmungen auswirken, liefern solche Messungen wichtige Daten für Wetter- und Klimamodelle.

Mal dumpfer, mal heller

Die Wassermelone sieht von aussen schön grün aus – aber ist sie auch reif? Um dies herauszufinden, kann man gegen die Schale klopfen. Dadurch breitet sich eine Schallwelle in der Melone aus und lässt sie schwingen. Die Schwingung überträgt sich auf die Luft und wir hören einen Ton, der uns mitteilt, in welchem Zustand das Fruchtfleisch ist. Dumpf heisst, es ist noch zu wenig fest oder bereits matschig; hell und klar bedeutet fest – eine reife Melone.