der Kreis – die optimale Form der Natur
Lange bevor es den Menschen gab, waren Kreise (Kugel als dreidimentionale Form) schon allgegenwärtig und das ist kein Zufall. Der Kreis ist die wichtigste Form der Natur. Diese Form gilt es überall im Universum – von winzigen Wassertröpfchen bis hin zu riesigen Sternen und Planeten. Die Schwerkraft sorgt immer dafür, dass sie kugelförmig werden!
Selbst der menschliche Alltag ist voller Kreise (Blüten, Querschnitte von Ästen und Stämmen, Wellen auf Gewässer durch Steinwurf, usw.). Es gibt Gegenstände, die nicht rund sein müssen (Pizza, Kuchen, Teller, Verkehrsschilder, Lenkräder, usw.), andere hingegen verlieren in einer anderen Form ihre Funktion (Pizzaschneider, Autoräder, usw.).
Ein Kreis ist die Menge der Punkte, die von einem festen Punkt (dem „Mittelpunkt“ des Kreises) den gleichen Abstand haben. Diesen Abstand nennt man Radius. Ein Kreis ist daher durch zwei Dinge bestimmt: durch den Mittelpunkt und den Radius. – Quelle: www.friedrich-verlag.de
die Entstehung eines Kreises
gleichmäßiges Wachstum
In der Natur ist die wichtigste Methode das gleichmäßige Wachstum von einem Punkt aus. Bei ungehindertem Wachstum entsteht automatisch ein Kreis (z.B. bei Gänseblümchen, Sonnenblumen, Klecks Flüssigkeit auf saugfähigen Papier, etc.).
Seifenblasen
Egal ob man durch einen runden, eckigen oder sogar sternförmigen Seifenblasenstab pustet, die Blase wird immer kugelrund.
Ursächliche dafür ist, dass die Form eines Kreises (bzw. Kugel) immer den Zustand mit der geringsten Energie abbildet. Denn für eine bestimmte Menge Luft ist die Kugelform diejenige, die die kleinste Oberfläche hat.
Die Blase zieht also von allen Seiten gleichmäßig nach innen und da die Luft in der Blase dagegen drückt, entsteht ein perfektes Gleichgewicht – und das führt automatisch zur Kugelform. Ähnliches gilt ebenso für Luftballons, die in keine eckige Form „geknetet“ werden können.
Aufrollen
Etwas Rundes entsteht nicht nur durch gleichmäßiges Wachstum – auch durch das Aufrollen, wie bei einem Schneckenhaus. Es wächst kreisförmig mit der Schnecke mit und wird immer kreisähnlicher, erreicht aber nie einen perfekten Kreis (Näherungskonstruktion).
das „Soft-Cell“ Muster
Im Gegensatz zum Menschen verwendet die Natur fast nie gerade Linien oder scharfe Kanten. Aus diesem Grund wurde eine neue geometrische Form definiert – „Soft-Cell“s.
Obwohl diese Form möglichst wenige scharfe Ecken besitzt, kann sie Flächen oder Räume vollständig auszufüllen.
- zweidimensionale Soft Cells:
- Streifen eines Zebras (nur zwei scharfe Ecken, der Rest der Form ist weich und geschwungen)
- Querschnitt von Muskelgewebe
- dreidimensionale Soft Cells:
- Kammern einer Nautilus-Schnecke (keine scharfen Kanten/Ecken, keine Lücken im Schneckenhaus)
Soft-Cells sind sehr stabil und verbrauchen dazu noch wenig Material. (Anwendung: Architektin Zaha Hadid) Statt linear und eckig, hat die Evolution damit längst die perfekte Form gefunden. (externer Link)
Material rollen
Runde Objekte entstehen auch durch das Rollen in der Hand (Würste, Klöse, Buletten, etc.).
runde Planeten
Planeten und Sonnen entstehen wenn sich Materie zusammenballt (kosmischer Staub und Brocken ziehen sich gegenseitig an, bilden Klumpen – je größer die Klumpen werden, je größer die Schwerkraft). In einer Kugel sind die Gravitationskräfte im optimalen Gleichgewicht, da die Schwerkraft in alle Richtungen gleich wirkt.
Kleine Asteroiden und Kometen haben eine geringe Schwerkraft, die nicht ausreicht, ihre größeren Felsen in eine kugelförmige Verteilung zu zwingen. – Quelle: www.dlr.de
Menschenmassen
Kommt es in einer Stadt zu einer interessanten neuen Situation „z.B. Künstlerauftritt“ strömen Menschen automatisch kreisartig um die Attraktion herum (ohne Hinternisse).
Man kann also sagen: Die Attraktion in der Mitte des Platzes übt eine „Anziehungskraft“ aus, die bis in die letzte Reihe eine ausgleichende Wirkung hat. – Quelle: www.swr.de/swrkultur/wissen
Ähnlich wie Attraktionen eine Anziehungskraft für Menschen ausüben, wirkt die Anziehungskraft eines Planeten (im dreidimensionalen Raum). Je mehr Masse der Planet hat umso stärker wirkt die Gravitationskraft.
Warum die Erde nicht ganz rund ist !
Während die großen Planeten Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun eine fast perfekte Kugelform aufweisen – ist die Erde eher unförmig, ähnlich einer Kartoffel.
- Oberfläche mit Gebirge, Beulen und Huppel, weil im Erdinneren (heißere und kühlere Strömungen) viel in Bewegung ist
- Schwerkraft nicht überall gleich durch unterschiedliche Strömungen im Erdinneren (Meeresspiegel nicht überall gleich hoch)
- an Polen durch Eigenrotation (Zentrifugalkraft sorgt dafür, dass die Erde am Äquator ein bisschen dicker ist) etwas abgeflacht
Quellen:
pm-wissen.com/soft-cells-geometrische-wunder-der-natur_30111
www.friedrich-verlag.de/friedrich-plus/sekundarstufe/mathematik/geometrie/kreise-wohin-man-blickt-15955
www.swr.de/swrkultur/wissen/warum-sind-planeten-immer-rund-102.html
www.dlr.de/de/next/raumfahrt/universum/42-astronomische-fragen/warum-sind-nicht-alle-himmelskorper-kugelrund
Text: @Infokomposter & @Anouk / Bluesky – Bildquelle: Stefan Schweihofer / Pixabay
