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