5. – 6. Schuljahr

Susanne Weßnigk und Susanne Heinicke

Die Wärmebildkamera

Ein Beitrag zur Sinneserweiterung

Ist die Welt so, wie ich sie wahrnehme? Oder liegt außerhalb meiner Wahrnehmungsmöglichkeiten noch mehr Welt?
Die Vorstellung, dass Tiere in anderen Wellenlängenbereichen ganz andere Dinge wahrnehmen können als wir (s. dazu Kasten 1), ist irritierend und geheimnisvoll.
Sinneswahrnehmung im Tierreich
Sinneswahrnehmung im Tierreich
Im Tierreich sieht es bezüglich der Sinneswahrnehmungen teilweise anders aus als beim Menschen. Es gibt Tiere, die nur wenig sehen können: Maulwürfe und Nacktmulle etwa verfügen zwar über Augen, ihre visuelle Wahrnehmung ist jedoch nur gering. Einige Tiere wie beispielsweise die Eule können nachts sehr gut sehen, weil ihre Augen sehr lichtempfindlich sind. Raubvögel wie der Falke können Beute auf große Entfernung erspähen.
Primaten haben drei Farbrezeptoren, viele andere Tiere wie z.B. Hunde besitzen hingegen nur zwei Farbrezeptoren und nehmen die Umwelt dadurch anders wahr. Wiederum andere Tiele haben Sinnesorgane, die elektromagnetische Strahlung außerhalb des menschlichen Sehbereichs detektieren können: Bienen können im Ultravioletten sehen, Schlangen im Infrarotbereich.
Jedes Lebewesen macht sich seine spezifischen Fähigkeiten zunutze. Der Kiefernprachtkäfer z.B. nutzt seine Fähigkeit zur Wahrnehmung von Infrarotstrahlung bei Waldbränden: Während andere Tiere vor dem Feuer flüchten, macht sich der Käfer auf den Weg in dessen Richtung, denn auf den abgebrannten Waldflächen kann er ungestört von seinen natürlichen Feinden fressen, sich paaren und Eier ablegen [1]. Im Gegensatz zum Kiefernprachtkäfer, der Infrarotstrahlung mithilfe von sog. Grubenorganen über mit Flüssigkeit gefüllte „Kügelchen registriert, kann der Buntbarsch Infrarotstrahlung sogar tatsächlich sehen und nutzt diese Fähigkeit, um seine Beute wahrzunehmen und zu fangen [2].
Wir Menschen können im infraroten Spektralbereich nicht sehen. Mithilfe von Wärmebildkameras können wir jedoch Informationen aus dem Infrarotbereich erfassen und erlangen dadurch einen ganz anderen Blick auf die Welt.
Dieser Artikel skizziert die fachlichen und technischen Hintergründe der Wärmebildkamera (s.a. Kasten 2) und zeigt, wie man mit der Wärmebildkamera die Wärmedämmung von Tieren erkunden kann.
Im Infrarotbereich „sehen mit Wärmebildkameras
Im Infrarotbereich „sehen mit Wärmebildkameras
Das Verfahren, die Wärmestrahlung von Körpern sichtbar zu machen und in Bilder zu verwandeln, bezeichnet man als Thermographie. Das Verfahren beruht darauf, dass von jedem Gegenstand mit einer Temperatur oberhalb des absoluten Nullpunkts elektromagnetische Strahlung ausgesendet wird. Dabei bestimmen der Emissionsgrad und die Temperatur eines Körpers, wie viel Strahlung mit welcher Wellenlänge ausgesendet wird. Der Emissionsgrad wiederum ist von der Oberfläche und vom Material des Körpers abhängig.
Diese sog. thermische Strahlung wird dem infraroten Spektralbereich zugeordnet (λ = 0,78 – 1000 µm). Eine Wärmebildkamera nutzt dabei nur Wellenlängenbereiche von 0,9 µm bis 14 µm. Die ausgesendete Wärmestrahlung wird in der Kamera nach dem Durchgang durch eine spezielle Linse, die für Infrarotstrahlung durchlässig ist, mit einem System aus Mikrosensoren registriert und in ein Temperaturprofil des betrachteten Objekts umgewandelt. Unterschiedliche Temperaturen werden im Wärmebild mit unterschiedlichen Farben dargestellt (Falschfarben-Bild).
Bei der Interpretation der Wärmebilder ist zu beachten, dass Strahlung an Oberflächen reflektiert werden kann. Das bedeutet, dass z.B. auch Spiegelbilder von menschlichen Körpern von der Kamera registriert werden können. Die Kamera „sieht dann einen warmen Körper, der in Wirklichkeit nicht dort steht.
Da die Wärmebildkamera für die Umrechnung der registrierten Strahlung in eine Temperatur von durchschnittlichen Emissionsgraden ausgeht, können bei der Betrachtung von metallischen Körpern Fehler...

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