Die Farben des Himmels


© Mike Rosin
© Mike Rosin

Blauer Himmel

Der freie Himmel fasziniert mit seiner scheinbar unendlich weiten blauen Farbe bis weit in den Horizont. Der Grund für die blaue Farbe des Himmels liegt in der Streuung des Sonnenlichtes an den Molekülen der Atmosphäre. Im Farbspektrum markiert die für uns sichtbare Farbe Blau den Bereich kurzwelliger Strahlung, der Bereich langwelliger Strahlung unterliegt der Farbe Rot. Beim Eintreffen des Sonnenlichtes in die Atmosphäre wird das Sonnenlicht an den Luftmolekülen gestreut, allerdings werden die einzelnen Komponenten bzw. Wellenlängen des Farbspektrums in unterschiedlicher Intensität gestreut. Kurzwellige Strahlung, die für uns als blaues Licht sichtbar ist, wird an den Molekülen stärker gestreut als langwellige Strahlung. Hier ist die Intensität des gestreuten Lichtes umgekehrt proportional zur ~ Wellenlänge ^ 4, da die Wellenlänge der Strahlung in diesem Fall wesentlich größer ist als der Durchmesser der Luftmoleküle. Man spricht von der Rayleigh-Streuung. Betrachtet man nun das Farbspektrum, so kann man allerdings mit dem violetten Spektrum eine weitere Farbe erkennen, die eine noch geringere Wellenlänge als das blaue Licht aufweist. Gemäß der aufgestellten Theorie sollte das violette Licht noch stärker als das blaue Licht gestreut werden und den Himmel in eine violette Farbe hüllen. Dass dies nicht der Fall ist, verrät uns schon der Blick in den Himmel. Der violette Anteil des Farbspektrum ist sehr schmal und nimmt nur einen geringen Anteil im Farbspektrum ein, der blaue Anteil nimmt hingegen einen relativ großen Anteil im Farbspektrum ein. Zwar wird an der Atmosphäre violettes Licht stärker gestreut als blaues Licht, dennoch überlagert der Anteil des blauen Lichtes den geringen Anteil des violetten Spektrums.

Weiße Wolken, weißer Dunst

© Mike Rosin
© Mike Rosin

Sobald sich nun Dunstpartikel, Wassertropfen, Staubpartikel oder ähnliches konzentriert an einer Stelle befinden, nimmt die Streuung des blauen Farbanteils im Vergleich zu den anderen Anteilen ab. In diesem Fall findet die Streuung bei Dunst-, Staubpartikel oder ähnlichem an westlich größeren Partikeln statt, so dass nicht mehr die Theorie der Rayleigh-Streuung angewandt werden kann. In Folge der größeren Partikel unterscheidet sich die Größe der Wellenlänge der Strahlung nicht mehr signifikant von der Größe der Partikel, so dass sich das Verhältnis der gestreuten Anteile am Farbspektrum ändert. Die Intensität des gestreuten Lichtes ist nur noch umgekehrt abhängig von der Wellenlänge ^ n, wobei 0<n<4 (je nach Partikelgröße). Blaues Licht wird also nicht mehr wesentlich stärker gestreut als die anderen Farbanteile im Spektrum. Die Wolken bzw. die Dunst- oder Staubschicht erscheinen in ihrer ursprünglichen, spektralen Zusammensetzung, welche dem Beobachter als Farbe Weiß bekannt ist.

Abendrot

© Mike Rosin
© Mike Rosin

Sonnenuntergänge, aber auch Sonnenaufgänge bieten bei geeigneter Wetterlage einen fantastischen, rötlichen Horizont. Dieses Phänomen ist allgemein als Abendrot beim Sonnenuntergang bzw. als Morgenröte beim Sonnenaufgang bekannt. Bei beiden Varianten befindet sich die Sonne am Horizont, der Weg der Strahlung durch die Atmosphäre ist im Vergleich zum Mittag in Folge eines flacheren Einstrahlungswinkel deutlich länger. Aufgrund des längeren Weges der Strahlung nimmt die Streuung deutlich zu, mehr Moleküle streuen mehr Licht. Wie schon im Abschnitt „blauer Himmel“ erläutert, wird kurzwellige Strahlung wesentlich stärker als langwellige Strahlung gestreut, so dass am Ende bei kontinuierlicher Streuung der langwellige Anteil in roter Farbe deutlich dem kurzwelligen Anteil in blauer Farbe überwiegt, der Betrachter vernimmt eine rötliche Färbung am Himmel.


© Welt der Synoptik | Autor: Mike Rosin