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Der Giesener Wetterberg

A cache by Miraculix84 Send Message to Owner Message this owner
Hidden : 9/25/2009
Difficulty:
1 out of 5
Terrain:
1 out of 5

Size: Size: not chosen (not chosen)

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Geocache Description:


Der Giesener Wetterberg – ein geophysikalisches Phänomen



Dieser Berg stellt die Abraumhalde des ehemaligen Schachtes Siegfried, aus dem bis 1980 Kalisalze gefördert wurden, dar. Er ist auf Grund seiner im Sommer außergewöhnlichen Färbung auch noch in großer Entfernung, wie z.B. vom Brocken aus, überdeutlich wahrnehmbar, wird bei Feuchtigkeit aber wesentlich dunkler – bis zu dunkelgrau. Dies zwängt dem unwissenden Betrachter zwei Fragen auf:
1) Wieso ist der Berg an Sonnentagen strahlend weiß und an Regentagen dunkelgrau?
2) Wo kommt das „Salz“ her?



Dieser Earthcache hat zum Ziel diese beiden Fragen zu beantworten.

Wieso ist der Berg an Sonnentagen strahlend weiß und an Regentagen dunkelgrau?
Beim Wetterberg handelt es sich um ein nicht genauer definierbares Gemisch aus schwerlöslichen und bei Trockenheit strahlend weißen Salzen. Dies ist ein Grund von zweien für den exorbitanten Unterschied zwischen dem trockenen und dem nassen Wetterberg: Während farbige Steine die Eigenschaft haben, Licht bestimmter Wellenlängen zu absorbieren und andere Wellenlängen zu reflektieren, reflektieren weiße Flächen das komplette Spektrum des sichtbaren Lichts und erscheinen dem Betrachter daher als besonders hell. Nun aber zu der Frage, warum der nasse Wetterberg so viel dunkler erscheint:
Diese Erscheinung geht auf das Phänomen der Lichtbrechung zurück: Wenn ein Lichtstrahl aus einem lichtdurchlässigen Medium n1 (z.B.) Wasser in ein anderes lichtdurchlässiges Medium n2 geringerer Dichte (z.B. Luft) übergeht, wird er dabei gebrochen (grüner Pfeil).


Dabei ist der Winkel 2 stets größer als der Winkel 1, sodass das Licht vom Lot (gepunktete Linie) aus weggebrochen wird. Dies geschieht bis zu einem sog. kritischen Winkel c, bei dem sich das gebrochene Licht parallel zur Grenze der beiden Medien weiterbewegt (gelber Pfeil). c berechnet sich nach 2 = arcsin (n2 / n1), was eine Transformation des allgemeinen Brechungsgesetzes: (sin 1)/(sin 2) = (n2)/(n1) darstellt. Lichtstrahlen, die in einem Winkel eintreffen, der größer ist als c, werden nicht mehr gebrochen, sondern totalreflektiert, d.h. sie werden an der Mediengrenze “gespiegelt” und unter dem Winkel ( 3) unter dem sie ausfallen würden, wieder in das Medium zurückreflektiert (roter Pfeil).
Dies bedeutet im Falle des Wetterbergs, dass ein Salzkristall, der nass ist - also von einem dünnen Wasserfilm bedeckt ist - , nicht mehr 100% des einfallenden Lichtes reflektieren kann. Ein Teil seines Lichtes unterliegt dem Phänomen der Totalreflexion und wird wieder gen Stein zurückemittiert. Dies hat zur Folge, dass nicht mehr alle Lichtstrahlen den Stein verlassen und er erscheint dem Betrachter dunkler.

Wo kommt das „Salz“ her?
Die jetzt folgende Erklärung bezieht sich auf die Barren-Theorie von Carl Ochsenius:
Zur Zechsteinzeit, die sich relativ genau auf den Zeitraum 251 Mio Jahren bis 257,3 Mio Jahren vor unserer Zeit datieren lässt, waren große Teile Mitteleuropas durch ein Binnenmeer bedeckt. Dieses Meer war durch seichte Meerengen (Barren) von den großen Ozeanen relativ gut abgeriegelt, sodass der Wasseraustausch gering war. Des weiteren geht die Barrentheorie davon aus, dass es zu dieser Zeit in Mitteleuropa ein sehr heißes, wüstenähnliches Klima gab. Dies hatte zur Folge, dass das Wasser des Binnenmeeres wie in einer gigantischen Siedepfanne verdunstete. Dabei fielen die Salze entsprechend ihrer Löslichkeit nacheinander aus:
1) Kalkstein (CaCO3)
2) Gips (CaSO4)
3) Steinsalz (NaCl)
4) Kalisalze (Sylvin: KCl; Carnallit: KMgCl3 · 6 H2O; Kieserit: MgSO4 · H2O)

Diese Salzschichten wurden danach von wasserundurchlässigen Schichten bedeckt, sodass sie uns bis heute erhalten geblieben sind. Während der Zechsteinzeit wiederholte sich dieser Prozess bis zu 3 mal, sodass man heute von den Zechsteinfolgen I, II, und III spricht.


Weiterführende Literatur:
Harten: Physik für Mediziner, Berlin 2002.

Aufgaben:
1) Mache ein Foto vom Giesener Wetterberg. Du oder dein GPS-Gerät dürfen auch gerne zu sehen sein. Es muss nicht unbedingt genau an den Koordinaten aufgenommen worden sein. Hauptsache der Berg nimmt einen Großteil des Bildes ein. (Dennoch kann ich nur empfehlen die Koordinaten einmal zu besuchen. Es ist bei trockenem Berg sehr beeindruckend!)
2) Schätze die Oberflächenfeuchtigkeit des Berges auf deinem Foto nach obiger Skala in % und dokumentiere dies im Dateinamen des Bildes! (Z.B. GiesenerWetterberg33%.jpg)
3) Auf wen geht das Brechungsgesetz, mit dem man den kritischen Winkel c bei bekannten Brechungsindizes n2 und n1 der beiden Medien bestimmen kann, zurück? (Die Info findet man nicht vor Ort!) (Um Missverständnisse auszuschließen: Es ist der Name eines Holländers gesucht .)
4) Sende die Antwort auf Frage Nr.3 an mich und du erhältst so schnell wie möglich eine Logerlaubnis. Im Log bitte das Foto mit der Feuchtigkeitseinschätzung hochladen.











Giesener Wetterberg - a geophysical phenomenon



This mountain is the mining dump of the ancient pit “Siegfried”, which has mined several potassic salts until 1980.
In summer this mountain can be seen even from very far away (for example from Brocken ) because of its extraordinary color. But the shining white color is changing into a dark grey as soon as the mountain gets wet. (Thats why the mountain is called “Wetterberg”, which means “weather indicating mountain”) This might make a passerby ask two questions:
1) Why does the mountain change its color from shining white on sunny days to dark grey on rainy days?
2) Where does the salt come from?


It’s the aim of this earthcache to answer these two questions.





Why does the mountain change its color from shining white on sunny days to dark grey on rainy days?
Giesener Wetterberg is a mix of severel shining white and hardly soluble salts, which cannot be defined more detailedly. The is one of two reasons for the extraordinary change of its color between dry and wet weather conditions: Normaly a stone is colored. This means it is absorbing defined wavelengths of visible light and is reflecting defined wavelengths. As Giesener Wetterberg is consisting of white salts, it does not absorb any wavelenghts of visible light. Instead of this, it is refelcting everything. This makes the mountain to be observed by passerbys as very bright. But it doesn’t explain, why it is getting much darker, as soon as it gets wet. This appearance is a phenomenon of light refraction:
If a ray of light is going through a translucent medium n1 (f.e. water) into another translucent medium of lower density, it is refracted (green arrow).


As the angle 2 is always bigger than 1, the ray is always directed away from the perpendicular (the pointed line). This happens until a so called critical angle c is reached, which is refracting the incoming ray exactly parallel to the surface of the medium (yellow arrow). c is calculated by the following equation: 2 = arcsin (n2/n1), which is a transformation of the general form: sin(a1)/sin(a2) = (n2)/(n1).
Every ray, which meets the surface at an angle bigger than c (red arrow), is reflected back into the medium. This phenomenon is called total reflection and is the other reason for the extraordinary difference of color between wet an dry: As not 100% of the incoming and reflected rays are coming out, when the salt is wet, it seems to be darker.

Where does the salt come from?
The following explication is based on barrier theorie by Carl Ochsenius:
250 Mio years ago the biggest part of central europe was covered by a very large semi-enclosed sea. As the was only very few connection to the oceans, the was hardly any exchange of water, and as the climate was very hot, the semi-enclosed sea behaved just like a huge salt pan. So the different salts, soluted in the sea, precipitated one by one - analog to their solubility product:.
1) Limestone (CaCO3)
2) Plaster (CaSO4)
3) Rock salt (NaCl)
4) Potassic salts (Sylvin: KCl; Carnallit: KMgCl3 · 6 H2 O; Kieserit: MgSO4 · H2O)
The salt deposits had been covered by watertight layers so that they persist until nowadays.

Further literatur:
Harten: Physik für Mediziner, Berlin 2002.

Your tasks:
1) Take a photo of you and your GPS in front of Giesener Wetterberg. The coordinates shown above are recommended, but you can choose it on your own.
2) Guess the humidity of the surface of Giesener Wetterberg, shown on your photo, in % by ranking it in the chart above. Document the humidity you have guessed in the name of your photo (f.e. GiesenerWetterberg33%.jpg)!
3) Who invented the law of refraction shown above? (The answer cannot be found on the ground).
4) Send the answer of the question 3) to me and you will get the permission to log as soon as possible. After that, you can log. But please don’t forget to upload the photo together with your log.
Linkes Wetterberg-Pic © by Christoph Wilhelm

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