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Die ersten warmen Sommertage sind schon wieder vorbei. Endlich konnte bei strahlendem Sonnenschein wieder baden gegangen werden. Der Himmel ist blau, die ein oder andere weiße Schäfchenwolke zieht vorbei und am Ende des Tages lässt sich vielleicht noch ein schöner, roter Sonnenuntergang über dem See beobachten. Doch warum ist das eigentlich so? Warum ist der Himmel blau, die Wolken weiß und der Sonnenuntergang manchmal rot?
Schon seit dem elften Jahrhundert beschäftigen sich Wissenschaftler mit diesen Fragen. Doch erst um 1900 fand Lord Rayleigh als erster die korrekte Erklärung. Dafür ist ein Ausflug in die Physik, genauer gesagt in die Optik, notwendig. Das ist der Teil der Physik, der sich mit der Ausbreitung des Lichts und ihrer Wechselwirkung mit der Materie beschäftigt. Das Licht auf der Erde kommt von der Sonne. Es legt dabei einen Weg von etwa 150 Millionen Kilometer zurück und braucht dafür nur acht Minuten.
Auf der Erde angekommen, trifft das Licht auf die Teilchen, aus denen unsere Atmosphäre besteht. Das sind zunächst Moleküle, die eigentlichen Bestandteile der Luft, aber auch Wassertropfen, Eiskristalle und Staubteilchen. Bei dem Zusammentreffen kommt es zur Streuung des Lichts. Blaues Licht wird dabei stärker gestreut als rotes und daher erscheint uns der Himmel blau.
Aus demselben Grund nehmen Sonne und Mond nahe dem Horizont eine rötliche Färbung an. Der Lichtstrahl verliert auf seinem Weg zum menschlichen Auge aufgrund der Streuung mehr blaue als rote Anteile. Dass die Sonne nicht auch sonst rot erscheint, liegt daran, dass der Lichtweg länger ist, wenn sie sich am Horizont befindet und somit mehr Blau ausgestreut werden kann.
Nun muss erwähnt werden, dass die Streuung abhängig von der Größe der Teilchen ist. So erfolgt der Vorgang in den Wolken an den Wassertröpfchen unabhängig von der Wellenlänge, im Gegensatz zu den Luftmolekülen. Infolgedessen werden alle Farben gleichmäßig gestreut und die Wolken erscheinen weiß.
Manchmal sind sie aber doch nicht ganz weiß, sondern eher grau. Besonders bei mächtigen, hochreichenden Wolken ist das der Fall. Das liegt daran, dass sie mehr Wassertropfen enthalten. Dadurch wird auch das Licht öfter gestreut und es verliert an Intensität. Die Wolken sehen dann dunkler aus. Das heißt nicht, dass es zwangsläufig regnen muss. Es ist jedoch wahrscheinlicher als eine Auflösung. Die Wassertropfen wachsen an und die Aufwinde in der Wolke können irgendwann die Schwerkraft nicht mehr überwinden. Es regnet.
Der Ausflug in die Physik ist damit beendet. Es wurde gezeigt, dass alle drei Erscheinungen im Wesentlichen auf demselben Prinzip beruhen, nämlich dem Vorgang der Streuung. So betrachtet, ist es erstaunlich, dass die Wissenschaft 800 Jahre benötigte um die Frage „Warum ist der Himmel blau?“ zu beantworten.
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