Warum nachts alle Katzen grau sind, und was das mit Materialprüfung zu tun hat
9. Mai 2017
Warum nachts alle Katzen grau erscheinen liegt in der Funktionsweise des menschlichen Auges. Der gleiche Effekt spielt auch in der zerstörungsfreien Prüfung eine Rolle – etwa bei fluoreszierenden Prüfverfahren wie der Magnetpulver- oder Eindringprüfung.
„Nachts sind alle Katzen grau.“ Dieses bekannte Sprichwort hat tatsächlich eine wissenschaftliche Grundlage. Die Netzhaut des menschlichen Auges verfügt über zwei unterschiedliche Arten von Fotosensoren, die Licht verarbeiten: Stäbchen und Zäpfchen.
Die Stäbchen ermöglichen das Sehen bei Dunkelheit oder in der Dämmerung – also unter eingeschränkten Lichtverhältnissen. Sie sind so lichtempfindlich, dass sie bereits auf einzelne Lichtteilchen (Photonen) reagieren. Die Zäpfchen hingegen sind deutlich weniger lichtempfindlich. Sie sind für das Farbsehen und das Sehen bei Tageslicht verantwortlich und benötigen für eine Reaktion den gleichzeitigen Einfall von mehr als hundert Photonen.
Die folgenden Zahlen sollen einen Eindruck von „Hell“ und „Dunkel“ vermitteln: An einem wolkenlosen Sommertag wird man um die Mittagszeit eine Beleuchtungsstärke – also das „Angebot an Licht“ für das Auge – von ungefähr 100.000 Lux messen. Etwa 3.000 Lux entsprechen einem wolkigen Wintertag. Eine Straßenbeleuchtung liefert in der Dunkelheit ca. 10 Lux und die Beleuchtungsstärke in einer Vollmondnacht beträgt bis zu 0,5 Lux.
Wie hell ist eigentlich „hell“?
Ein Blick auf typische Beleuchtungsstärken verdeutlicht den Unterschied zwischen hellen und dunklen Lichtverhältnissen:
- etwa 100.000 Lux an einem wolkenlosen Sommertag zur Mittagszeit
- rund 3.000 Lux an einem wolkigen Wintertag
- etwa 10 Lux unter einer Straßenbeleuchtung bei Nacht
- bis zu 0,5 Lux in einer Vollmondnacht
Mit abnehmender Beleuchtungsstärke wird es für die Zäpfchen zunehmend schwieriger, ausreichend Licht zu verarbeiten.
Warum verschwinden Farben bei Dunkelheit?
Neigt sich der Tag dem Ende und geht die Beleuchtungsstärke zurück, erreichen weniger Photonen die Netzhaut. Für die Zäpfchen wird es damit immer schwieriger, ihre Aufgabe zu erfüllen.
Ab etwa 20 Lux beginnt ihre Leistungsfähigkeit deutlich nachzulassen; unterhalb von ungefähr 10 Lux sind sie weitgehend funktionsunfähig. Das Auge arbeitet dann fast ausschließlich mit den lichtempfindlichen Stäbchen – und diese können keine Farben unterscheiden. Die Folge: Farben verschwinden, und Gegenstände erscheinen nur noch in Graustufen. Deshalb sind nachts nicht nur Katzen grau, sondern praktisch alle Dinge und Lebewesen.
Der Bezug zur Materialprüfung
Wo kommt nun die Materialprüfung ins Spiel? Auch in der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) spielt dieser physiologische Effekt eine Rolle. Prüfverfahren wie die fluoreszierende Magnetpulverprüfung oder die fluoreszierende Eindringprüfungarbeiten erfolgen gezielt unter stark reduzierter Umgebungsbeleuchtung.
Bei diesen Verfahren werden spezielle Prüfmittel eingesetzt, die sich an Oberflächenfehlern von Bauteilen anlagern. Wird das Bauteil anschließend mit ultravioletter Strahlung bestrahlt – die für das menschliche Auge unsichtbar ist – beginnt das Prüfmittel zu fluoreszieren. Es sendet sichtbares Licht aus, das die Fehlstellen deutlich hervorhebt.
Damit diese Anzeigen gut erkannt werden können, muss die Umgebung ausreichend abgedunkelt sein. Nur dann können die lichtempfindlichen Stäbchen die wenigen ausgesendeten Photonen zuverlässig wahrnehmen.
Die Beleuchtung bei fluoreszierenden Prüfverfahren
Bei fluoreszierenden Prüfverfahren darf die Umgebungsbeleuchtung typischerweise 20 Lux nicht überschreiten. In diesem Bereich arbeiten die Zäpfchen nur noch eingeschränkt, während die Stäbchen zunehmend die Wahrnehmung übernehmen. Das hat jedoch auch eine Konsequenz für den Prüfer: Da die gewohnte Arbeitsteilung zwischen Stäbchen und Zäpfchen eingeschränkt ist, kann die Belastung für das Auge steigen. Deshalb spielen bei diesen Prüfmethoden auch Adaptationsprozesse des Auges eine wichtige Rolle. Das Auge benötigt Zeit, um sich an den Wechsel von hellen zu dunklen Lichtverhältnissen anzupassen – ein Effekt, der als Dunkeladaption bezeichnet wird.
So zeigt sich: Selbst ein alltägliches Sprichwort wie „Nachts sind alle Katzen grau“ lässt sich nicht nur physiologisch erklären – es hat auch eine direkte Verbindung zur Praxis der zerstörungsfreien Materialprüfung.
