Nova Acta Leopoldina Band 110 Nummer 377

Kehren wir also ins beginnende 21. Jahrhundert zurück, in dem diese Probleme gelöst sind, die Spezielle Relativitätstheorie hervorragend experimentell bestätigt ist und ihren festen Platz in der Physik hat. Wir haben in Abbildung 1C bereits gesehen, dass der Umriss der Erde kreis- förmig bleibt, auch wenn sich der Betrachter mit hoher Geschwindigkeit an ihr vorbei bewegt; die Längenkontraktion wird durch den Lichtlaufzeiteffekt5 in dieser Hinsicht ausgeglichen. Dennoch wird das Bild gegenüber dem Fall ohne relative Bewegung verändert, was in Abbil- dung 1C nicht so deutlich zu erkennen ist. In Abbildung 3 wurde daher ein Netz aus Längen- und Breitenkreisen über die Erde gelegt; die Verzerrung ist hier deutlich zu sehen. Bisher haben wir nur die geometrischen Veränderungen gezeigt, die das Bild eines schnell bewegten Gegenstandes erfährt. Zwei weitere Effekte sind der Doppler-Effekt und der Searchlight-Effekt. Der Doppler-Effekt ist uns in seiner akustischen Variante vertraut: Nähert sich ein Einsatzfahrzeug mit großer Geschwindigkeit, ist der Ton seiner Sirene zu höheren Frequenzen verschoben, entfernt es sich wieder, wird der Ton sehr viel tiefer. Das gleiche pas- siert mit der Frequenz des Lichts, das von einem Objekt stammt, das sich mit relativistischer Geschwindigkeit auf uns zubewegt: Vor allem in der Mitte des Bildes erkennen wir eine starke Verschiebung zu blauen Farben hin. Entfernt sich das Objekt von uns, sehen wir es dagegen stark nach Rot verschoben (Abb. 4).6 Der Searchlight-Effekt beruht teilweise auf der Aberration der Lichtstrahlen. Aberration bedeutet, dass Lichtstrahlen bei schneller Bewegung bevorzugt von vorne zu kommen schei- nen.Auch dieser Effekt hat eineAnalogie imAlltag: Fährt man schnell durch fallenden Schnee, Was auch Einstein sicher gern gesehen hätte – Visualisierung relativistischer Effekte Nova Acta Leopoldina NF 110, Nr. 377, 65–81 (2011) 69 A B 5 Vgl.: DVD → RUDER und NOLLERT → Lichtlaufzeiteffekt, Lichtlaufzeiteffekt und Längenkontraktion. 6 Vgl.: DVD → RUDER und NOLLERT → Flug mit 99 % Lichtgeschwindikeit, Fahrt durch den Eiffelturm bei 1 %, 90 %, 99 % Lichtgeschwindigkeit. Abb. 2 (A) Dieses Bild der Erde hätte ein Physiker vor Entwicklung der Speziellen Relativitätstheorie erwartet, und zwar für den Fall, dass die Erde im absoluten Raum ruht und der Beobachter sich mit 95 % der Lichtgeschwindigkeit relativ dazu bewegt. (B) Der gleiche Physiker müsste dieses Bild vorhersagen für den Fall, dass die Erde sich gegen den Äther bewegt und der Beobachter ruht.