Warum ist der Himmel blau?

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Der Himmel ist blau, weil die Erdatmosphäre das Sonnenlicht in alle Richtungen streut und blaues Licht stärker als andere Farben gestreut wird, da es sich als kürzere, kleinere Wellen ausbreitet. Wenn Du in den Himmel blickst, siehst Du all das blaue Licht, das von der Atmosphäre gestreut wurde.

Die Streuung des Lichts bewirkt, dass blaue Lichtanteile stark abgelenkt werden.

Die Erklärung ist physikalischer Natur und hat mit der Streuung des Lichts zu tun. Auf dem Weg zur Erde muss das Sonnenlicht die Atmosphäre durchqueren. In der Atmosphäre wiederum befinden sich verschiedene Gasmoleküle. Beim Auftreffen des Sonnenlichts auf diese kleinen Teilchen wird es gestreut, d.h. abgelenkt. Wie mit einem Prisma wird das weiße Licht dabei in seine Einzelteile aufgespalten. Deshalb ist er in die Farben des Regenbogens aufgeteilt: Es sind dies Rot, Orange, Gelb, Grün und Blau. Der Grad der Streuung der einzelnen Farben ist dabei verschieden. Die Streuung ist umso stärker, je kleiner die Wellenlänge ist, oder mit anderen Worten, je höher die Energie der Strahlen ist.

Allerdings ist blaues Licht viel energiereicher als rotes Licht. Dadurch wird der blaue Lichtanteil bei der Streuung stärker abgelenkt. Nehmen wir nun einen wolkenlosen Himmel an. Die Sonne steht an irgendeinem Punkt des Himmels; sie scheint weiß bis gelb und ist definitiv sehr hell. Doch sie strahlt in sämtliche Richtungen, also nicht nur direkt in unsere Augen, sondern ebenfalls in den Rest der Atmosphäre.

In der Atmosphäre wird ein Teil dieser Lichtstrahlen derart kräftig gestreut, dass sie zu uns zurückgelenkt werden, d. h. sie treffen auf unsere Augen. Dabei handelt es sich jedoch nur um die besonders stark gestreuten Strahlen, nämlich um die blaue Komponente. Hingegen werden die von der Sonne ausgehenden roten Strahlen nicht so deutlich abgelenkt, erreichen uns also überhaupt nicht mehr. Der Himmel erscheint also blau, da nur der blaue Teil der Strahlen so sehr gestreut und abgelenkt wird, dass sie unser Auge erreicht.

Abendrot
Woher kommt das Abendrot?

Und warum ist der Himmel am Morgen und am Abend rot?

Die rote Farbe des Himmels – entweder am Morgen oder am Abend – wird durch das Streuen des Sonnenlichts verursacht. Wenn Sonnenstrahlen die Atmosphäre durchqueren und auf die Erde treffen, werden einzelne Strahlen an den Gas-, Staub- und Wasserteilchen innerhalb der Erdatmosphäre gestreut, d. h. abgelenkt. Dies wird durch die sogenannte Rayleigh-Streuung verursacht.

Bei diesem Vorgang wird das weiße Licht in seine einzelnen Farben – die Regenbogenfarben – aufgespalten. Das liegt daran, dass die einzelnen Farben des Lichts unterschiedlich stark abgelenkt werden. Die Ablenkung ist umso stärker, je höher die Energie des Lichts ist. So ist beispielsweise blaues Licht ein kurzwelliges und hochenergetisches Licht, weshalb es stärker abgelenkt wird als die weniger energiereichen orangefarbenen und roten Strahlen.

Betrachten wir nun die Sonne am Morgen- oder Abendhimmel. Es sind vor allem die flachen Strahlen, die unser Auge erreichen und nicht viel abgelenkt werden – also das rote Licht. Die anderen Teile – der blaue und der grüne Teil des Lichts – sind ebenfalls noch vorhanden, aber sie werden in ganz unterschiedlichen Winkeln abgelenkt. Aus diesem Grund sieht man sie auch nicht.

Deshalb wirkt die Sonne abends und morgens in der Regel rot. Wenn jedoch große Bereiche des Himmels rot erscheinen, befindet sich meist etwas anderes, nämlich Staub und Wassertröpfchen in der Atmosphäre, an denen sich die flachen Lichtstrahlen erneut streuen. Daher ist der Himmel in der Regel rot, wenn es zusätzlich bewölkt ist – auch wenn es sich um Schleierwolken handelt.

Blauer Himmel blaues Meer
Spiegelt der Himmel das Blau des Meeres wider? Oder ist das Meer blau, weil der Himmel blau ist?

Warum sieht das Meer wirklich blau aus?

Blau oben und Blau unten? Nach wie vor gibt es die Theorie, dass das Meer seine Farbe durch die Reflexion des Himmels auf der Wasseroberfläche erhält – aber das ist nicht richtig. Und warum? Die Erklärung:
Das Wasser in einer Badewanne ist normalerweise farblos – jedenfalls bis man sich gewaschen hat. In einem Glas Wasser ist die Farbe ohnehin nicht vorhanden, und auch eine Pfütze sieht nicht wirklich blau aus – selbst wenn die Sonne die nasse Oberfläche nach einem Regen bescheint. Wie entsteht also das Blau des Meeres, das besonders an den Stränden im Süden zu finden ist?

Die Frage ist viel schwieriger zu beantworten, als die meisten Menschen denken. Schließlich kann das Wasser auch dann nicht als Spiegel des blauen Himmels wirken – es sei denn, die Meeresoberfläche ist tatsächlich spiegelglatt, was fast unmöglich ist.

Es wird mehr blaues Licht abgestrahlt

Tatsächlich ist es so, dass, je mehr Wasser vorhanden ist, es desto blauer erscheint – die Tiefsee ist blauer als die Donau, der man ebenfalls nachsagt, sie sei so blau. Und theoretisch ist sie auch blauer als eine kleine Wasserpfütze. Wenn die Wassermenge und die Wassertiefe steigt, wird lediglich eine größere Menge an blauem Licht emittiert und gleichzeitig nimmt die Absorption anderer Wellenlängen des Sonnenlichts zu.

Wasser wirkt jedoch nur dann blau, wenn es einigermaßen sauber ist. Das liegt daran, dass die im Meer gelösten Stoffe dem blauen Farbeffekt keine Wirkung mehr verleihen. Es gibt mehrere Gründe, warum das Meer in der südlichen Sonne blauer erscheint als im Norden. Das Sonnenlicht ist ausreichend vorhanden, und in den südlichen Meeren gibt es nicht so viele dunkle Sedimente wie in den Küstenregionen des Atlantiks oder der Nordsee.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Himmel blau ist, weil das Sonnenlicht von den Partikeln in der Atmosphäre reflektiert wird. Die blaue Farbe wird stärker gestreut als die anderen Farben, weil sie sich als kürzere, kleinere Wellen ausbreitet. Deshalb ist der Himmel die meiste Zeit blau, kann sich aber bei Sonnenauf- oder -untergang auch orange, rosa, rot oder violett färben.

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