Warum ist der Himmel blau?

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Im ersten Teil unserer kleinen Physik-Serie erklärten wir, dass uns Wasser bloß blau erscheint, obwohl es eigentlich farblos ist. Wir haben gelernt, dass dahinter das physikalische Phänomen der Absorption steckt. Doch nicht nur Wasser erscheint blau, auch der Himmel über dem Wasser tut es. Und da könnte man schnell zu einer falschen Aha-Schlussfolgerung gelangen, dass dieselbe Erklärung wie für das Wasser auch für die Luft gilt. Doch bei der Blaufärbung des Himmels spielt ein anderes physikalisches Phänomen als die Absorption die Hauptrolle: die Streuung.

12248083_1019692464739967_745603298309988923_oDie nur scheinbar simple Frage nach dem Himmelsblau war über Jahrhunderte Gegenstand von heftigen Disputen, Debatten, Experimenten und Berechnungen der klügsten Köpfe. Die bes­ten Naturwissenschaftler ihrer Zeit haben sich daran die Zähne ausgebissen. Schon die alten Griechen spekulierten darüber, später Genies wie Leonardo da Vinci und Isaac Newton. Und Newton, einer der besten Physiker aller Zeiten, irrte mit seinem Erklärungsversuch, bei dem er die Reflexion des Lichts an winzigen Wassertröpfchen in der Luft für das Himmelsblau verantwortlich machte.

Auf dem Weg des Lichts durch die Atmosphäre verhalten sich die verschiedenen Wellenlängen unterschiedlich, wenn sie mit Gasmolekülen und Partikeln in der Luft (Staub, Pollen, Wassertröpfchen, selbst Bakterien und Viren …) zusammenstoßen. Das Licht wird gestreut. Wenn wir nicht direkt in die Sonne blicken (was man auf keinen Fall tun sollte), sehen wir bereits ausschließlich gestreutes Licht. Es gelangt nicht als direkter Lichtstrahl auf unsere Netzhaut, sondern über Umwege durch Streuung. Je nachdem, wie das Licht gestreut wird, wird uns auch die Farbe des Himmels unterschiedlich erscheinen.12244676_1019692441406636_1853642620754361335_o

Wir kennen es alle: Tagsüber ist der wolkenlose Himmel blau (obwohl sich dahinter die Schwärze des Weltalls befindet), morgens und abends kann er jedoch gelblich und orange sein oder ein atemberaubendes Rot aufweisen. Die Sonne selbst freilich hat ihre Strahlung im Tagesverlauf bei all dem Wechsel nicht geändert. Sie scheint immer gleich, von den Sonneneruptionen einmal abgesehen.Wenn die Sonne noch hoch steht, ist der Weg des Lichts durch die Atmosphäre kürzer. Es wird hauptsächlich Blau gestreut, so dass uns der Himmel am Tag blau erscheint. Bei tiefem Sonnenstand ist der Weg des Lichts durch die Atmosphäre wesentlich länger. Das Licht wird an den diversen Partikeln in der Luft sozusagen in verschiedene Strahlen zerlegt. Durch die Streuung vermindert sich dabei der Blauanteil stark, so dass das Rot »übrig bleibt«. Das Blau wurde weggestreut.12239153_1019692704739943_1076891713996955180_o

Das ist die Faszination der Physik: Blau und Blau muss nicht gleich sein … Bei Wasser und Luft entsteht das Blau auf völlig unterschiedlichem Weg.


 

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Quelle: HOFRICHTER R., GREGUS M., GREGUS M. Jun., 2013: Wasser. 192 Seiten. Pietsch, Köln.


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Text & Fotos: Robert Hofrichter, mare-mundi.eu
Redaktion: Astrid Hickmann