Der Himmel erscheint blau, weil das Sonnenlicht in der Erdatmosphäre gestreut wird. Dieses Phänomen wird als Rayleigh-Streuung bezeichnet und hängt mit der Wechselwirkung von Licht und Luftmolekülen zusammen.
Was ist Lichtstreuung?
Lichtstreuung bezeichnet die Ablenkung von Lichtstrahlen, wenn sie auf Partikel oder Moleküle treffen. Dabei verändert sich die Richtung des Lichts, ohne dass es absorbiert wird. Es gibt verschiedene Arten der Lichtstreuung, die von der Größe der Partikel abhängen:
Rayleigh-Streuung: Tritt auf, wenn Licht auf Partikel trifft, die viel kleiner als die Wellenlänge des Lichts sind (z. B. Luftmoleküle). Sie ist für die blaue Farbe des Himmels verantwortlich.
Mie-Streuung: Passiert, wenn Licht auf größere Partikel wie Staub oder Wassertröpfchen trifft. Diese Streuung sorgt für einen weißlich-grauen Himmel an bewölkten Tagen.
Nichtselektive Streuung: Wenn die Partikel noch größer sind (z. B. Regentropfen), wird das gesamte Licht gleichmäßig gestreut, sodass der Himmel grau oder weiß erscheint.
Warum erscheint der Himmel blau?
Sonnenlicht besteht aus verschiedenen Farben, die zusammen weißes Licht ergeben. Jede Farbe hat eine eigene Wellenlänge – violettes und blaues Licht sind kurzwelliger, während rotes und oranges Licht eine längere Wellenlänge haben.
Da kurzwelliges Licht (blau und violett) stärker gestreut wird als langwelliges Licht (rot und orange), dominiert Blau den Himmel. Obwohl violettes Licht sogar noch kürzer ist, nehmen unsere Augen Blau intensiver wahr, sodass wir den Himmel hauptsächlich als blau sehen.
Warum ändert sich die Himmelsfarbe bei Sonnenauf- und -untergang?
Wenn die Sonne tief am Horizont steht, muss ihr Licht eine längere Strecke durch die Atmosphäre zurücklegen. Dabei wird das kurzwellige blaue Licht so stark gestreut, dass es nicht mehr in unsere Richtung gelangt. Übrig bleibt das langwelligere rote und orangefarbene Licht, weshalb der Himmel bei Sonnenauf- und -untergang diese warmen Farbtöne annimmt.
Besondere Phänomene der Lichtstreuung
Weiße oder graue Himmel entstehen durch Mie-Streuung, wenn große Partikel wie Staub oder Wasserdampf das Licht gleichmäßig streuen.
Ein roter Himmel bei Sonnenaufgang oder -untergang ist das Ergebnis der langen Lichtstrecke durch die Atmosphäre, die nur noch rote und orange Farben durchlässt.
Schwarzer Himmel im Weltall: Da es dort keine Atmosphäre gibt, findet keine Streuung statt, und der Himmel erscheint schwarz.
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