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Wieso ist der Himmel blau?
Der Himmel ist blau, weil der blaue Anteil des Sonnenlichts stärker in der Atmosphäre
gestreut wird, als der Rest des Lichts.
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Blauer Himmel mit Wolken - "Blue" (Ausschnitt), © JTA |
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In der Atmosphäre der Erde befinden sich prinzipiell zwei Arten von Teilchen:
Das eine sind die Gasmoleküle, vor allem Stickstoff und Sauerstoff. Diese sind kleiner als die Wellenlänge
des sichtbaren Lichts. Bei den anderen handelt es sich um Staubteilchen und Wassertröpfchen, welche wiederum
größer sind als die Lichtwellenlänge.
Beide Gruppen von Teilchen wirken in ihrem Streuverhalten auf das Lichts ganz unterschiedlich.
Die Gasmoleküle streuen Licht je nach dessen Wellenlänge unterschiedlich:
Die kurzen Wellenlängen des Sonnenlichts (also blaues Licht) werden stärker gestreut als
die langen Wellenlängen (rotes Licht).
Daher kommt von allen Seiten des Himmels überwiegend blaues Licht.
In der Abenddämmerung dagegen, wenn der Weg durch die dichten 8 Kilometer der Atmosphäre nun über 300 Kilometer
lang wird, wird das meiste blaue Licht auf dem Weg zum Betrachter bereits weggestreut. Nur das
rote Licht, das schwächer gestreut wird, dringt noch durch und
beschert dem Betrachter den besonderen Anblick des rötlichen Sonnenuntergangs.
Die starke Streuung des blauen Lichts in der Atmosphäre führt dazu, daß etwa die Hälfte in den Weltraum
zurückgeworfen wird. Das hat der Erde ihren Namen gegeben: Der Blaue Planet.
Nun zu den größeren Teilchen in der Atmosphäre: Staubteilchen und Wassertröpfchen streuen Licht
unabhängig von dessen Wellenlänge, sie reflektieren es ganz einfach an ihrer wesentlich größeren
Oberfläche. Dadurch "verwässern" sie das blaue Licht des Himmels mit der Farbe weiß.
Wolken sehen wegen ihrer vielen Wassertröpfchen weiß aus, bei Smog wird das weiße Licht zusätzlich
durch die Eigenfarbe der Rußpartikel braun verfärbt.
F A K T E N Z U R A T M O S P H Ä R E |
- Zusammensetzung der Atmosphäre: 78% Stickstoff, 21% Sauerstoff, 0.9 % Argon, 0.03 %
Kohlendioxid und weitere Gase in geringen Konzentrationen.
- Das physikalische Prinzip, wonach Licht von Teilchen deutlich kleiner als die Wellenlänge
in Abhängigkeit von der Wellenlänge gestreut wird, ist die Rayleigh-Streuung:
Der Streuquerschnitt von Teilchen klein gegenüber der Lichtwellenlänge ist umgekehrt
proportional zur 4. Potenz der Wellenlänge.
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Hauptbild groß (193 KB) |
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Kohama (102 KB) |
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Mangrove (90 KB) |
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