1 Messen

1.4 Größenordnungen

Die Naturphänomene sind so vielfältig und umfassen oft so viele Größenordnungen, dass bezogen auf einen Maßstab, z.B. das Meter, winzige bzw. riesige Zahlen herauskommen. Denken Sie nur an die Größe eines Atoms oder die unserer Milchstraße. In beiden Fällen treten "unnütze" Nullen auf. Man hat deshalb Zehnerpotenzen eingeführt und diesen Abkürzungen und einprägsame Namen gegeben: z.B. das Kilogramm 1000 g = 103 g = kg. Auch die Dezimal-Vorsilben sind heute international standardisiert. Wir geben die wichtigsten an:

Zehntel   10-1   = d   Dezi-
Hundertstel   10-2   = c   Zenti-
Tausendstel   10-3   = m   Milli-
Millionstel   10-6   = math formula   Mikro-
Milliardstel   10-9   = n   Nano-
Billionstel   10-12   = p   Pico-
Billiardstel   10-15   = f   Femto-
 
Zehn   101   = D   Deka-
Hundert   102   = h   Hekto-
Tausend   103   = k   Kilo-
Million   106   = M   Mega-
Milliarde   109   = G   Giga-
Billion   1012   = T   Tera-
Billiarde   1015   = P   Peta-


Beispiele: Längeneinheiten:

   Um Ihnen einen Begriff von den Größenordnungen zu geben, führen wir einige Beispiele aus dem Bereich der Längenmessung an:
  • Der Durchmesser des Bereichs, in dem gestreute Elektronen ein Proton spüren, beträgt etwa 1,4 fm, Atomkerne sind zwischen 3 und 20 fm dick.
  • Die Wellenlängen von Gamma-Strahlen liegen im Bereich von pm. Atomdurchmesser reichen von 100 pm bis 1 nm.
  • Wichtige Moleküle sind etwa 10 nm dick. 100 nm ist die Größenordnung von Viren, und auch die Wellenlängen des sichtbaren Lichts liegen zwischen 300 und 800 nm.
  • Bakterien haben typische Durchmesser von math formula, unsere Blutkörperchen von math formula, und Einzeller messen einige math formula.
  • Damit kommen wir schon in den Ihnen geläufigen Alltagsbereich von Stecknadelköpfen: 1 mm, Haselnüssen: 1 cm und Grapefruits: 1 dm.
  • Elektromagnetische Kurzwellen sind 10 bis 100 m lang, Mittelwellen 100 m bis 1 km und schwingen mit 1 MHz. 1 km beträgt etwa der Abstand der Heidelberger Neckarbrücken. Die Flughöhen der großen Verkehrsflugzeuge liegen bei 10 km.
  • Der Durchmesser der Erde beträgt 12,7 Mm und der des Jupiter etwa 144 Mm. Während der Sonnendurchmesser bei 1,4 Gm liegt, ist der mittlere Abstand der Erde von der Sonne ca. 150 Gm, und der Saturn kreist im Abstand von etwa 1,4 Tm um die Sonne.
  • Das Licht schließlich legt in einem Jahr 9,46 Pm zurück.




Einschub: Billion


Einschub: Andere Namen


Aufgabe 1.3: Dezimalvorsilben

a) Drücken Sie die Länge eines Sternenjahres ( 365 d + 6 h + 9 min + 9,5 s ) in Megasekunden aus. Lösung

b) Die ideale Dauer eines wissenschaftlichen Vortrags beträgt ein Mikrojahrhundert. Lösung

c) Wie lange braucht ein Photon, um mit der Lichtgeschwindigkeit von math formula 21 m weit durch den Hörsaal zu fliegen? Lösung

d) Bei der Planck-Energie von math formula werden für die Elementarteilchen Gravitationseffekte erwartet. Drücken Sie die entsprechende Planck-Masse math formula in Gramm aus. Lösung


Im folgenden befassen wir uns nur noch mit den Zahlenwerten der untersuchten physikalischen Größen, die wir meist in Form von Längen oder Winkeln an unseren Messapparaten ablesen, die im gewünschten Messbereich in den entsprechenden Einheiten der Messgröße geeicht sind.