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Montag, 23.01.2017
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Warum ist der Himmel blau?

Von Himmelsfarben, Wellen und Aerosolen

Die Frage nach der Farbe des Himmels hat eine lange Tradition: Über viele Jahrhunderte hinweg versuchten Künstler, Philosophen und Naturforscher das Geheimnis des Himmelsblaus zu enträtseln. Goethe vermutete 1810 in seiner Fabenlehre zwar schon, daß die blaue Farbe mit der Streuung des Lichts zusammenhängen könnte, die genaue physikalische Erklärung dieses Phänomens konnte aber erst 61 Jahre später der englische Physiker Lord John William Rayleigh liefern.

Himmel

Himmel

Das uns normalerweise weiß erscheinende Sonnenlicht ist in Wirklichkeit aus allen Farben zusammengesetzt. Bei der Lichtbrechung in einem Prisma ist dies deutlich zu erkennen.Dabei haben die blauen Anteile des Lichts die kürzeste, die roten Anteile die längste Wellenlänge. Trifft ein Sonnenstrahl auf ein Sauerstoff- oder Stickstoffmolekül, wird das Teilchen durch die Energie in Schwingungen versetzt und sendet seinerseits Lichtwellen aus. Wie Wasserwellen in einem Teich, nachdem ein Stein hineingeworfen wurde, strahlen diese in alle Richtungen aus - mit derselben Wellenlänge wie die ursprüngliche Komponente des Sonnenlichts. Blaues Licht wird dabei am stärksten gestreut, bis zu 16mal stärker als Rotlicht.

Wasserdampf verändert den Blauton


Hat das Sonnenlicht die vier Kilometer dicke Lufthülle der Erde durchdrungen, ist praktisch sein gesamter Blauanteil gestreut, während die anderen Farben den Weg dagegen relativ ungehindert überstanden haben. Aus diesem Grund erscheint uns auch die Sonne selbst als gelbliche Scheibe: Wenn ihr Licht bei uns ankommt, enthält es alle Farben außer Blau.

Wie aber kommen die unterschiedlichen Blautöne des Himmels zustande? An manchen Tagen erscheint er tiefblau an, anderen dagegen eher weißlich. Die Ursache für dieses Phänomen sind in der Atmosphäre vorhandene Teilchen, die größer sind als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts. Aerosole wie Staub, Rauch, Wassertröpfchen oder Eiskristalle reflektieren die einfallenden Sonnenstrahlen in alle Richtungen, völlig unabhängig von der Wellenlänge. Da die abgestrahlten Wellen ein Gemisch aus allen Farben des Sonnenlichts sind, erscheint der Himmel an Tagen, an denen sich viel kondensierte Feuchtigkeit in den oberen Atmosphärenschichten befindet, deshalb eher weißlich-blau.

Auch die weißen „Schäfchenwolken“ , die an schönen Tagen den blauen Himmel verzieren, sind nicht wirklich weiß – die Millionen von Wassertröpfchen, aus denen die Wolke besteht, streuen das Sonnenlicht und lassen so die weiße Farbe entstehen.
Nadja Podbregar
Stand: 20.12.2013
 
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