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Ausblick

Himmelsblau und Abendrot

Streuung von Licht
Aus dem Vergleich der Bilder kann man erahnen, dass das Blau unseres Erdhimmels mit der Atmosphäre zusammenhängt, die den Erdmantel umgibt. Auch der Versuch mit der Durchstrahlung von milchtrübem Wasser führt auf die richtige Spur. Sowohl das Himmelsblau als auch das Abendrot ist mit der Streuung des Sonnenlichts an sehr kleinen Teilchen zu verstehen. In Erinnerung an den Wissenschaftler Lord Rayleigh, der diese Streuung sehr intensiv untersucht hat, spricht man auch von Rayleigh-Streuung.

Abb. 4 Unterschiedlich starke Streuung von rotem, grünem und blauem Licht in der Atmosphäre

Als Streuteilchen kommen in erster Linie die Sauerstoff- und Stickstoffmoleküle der Luft in Frage. Rayleigh fand nun heraus, dass die Intensität des gestreuten Lichtes stark von der Lichtfarbe abhängt. Rotes Licht wird relativ wenig, grünes Licht z.B. schon mehr und blaues Licht sehr stark gestreut.
Das von der Sonne kommende Licht ist rein weiß. Wie du schon weißt kommt der Eindruck "weiß" durch die Überlagerung aller Spektralfarben von violett bis rot zustande. In der nebenstehenden Animation ist die Streuung für drei verschiedene dieser Spektralfarben an einem Molekül symbolisch dargestellt (natürlich findet die Streuung an allen Molekülen der Atmosphäre statt).

Würde ein Astronaut im All die Sonne betrachten, so sieht er eine "weiße" Sonne. Der Betrachter auf der Erde sieht eine "gelbliche" Sonne, da besonders der blaue Anteil des Spektrums bei ihm stark geschwächt ankommt und die Überlagerung der anderen Farben einen gelblichen Eindruck vermittelt.

Joachim Herz Stiftung
Abb. 5 Der Anteil des Lichtes, der uns blau erscheint, wird am stärksten gestreut.

In dem nebenstehenden Bild ist vom weißen Licht repräsentativ jeweils der rote, grüne und blaue Anteil dargestellt. Auf dem Weg zum Beobachter verliert der rote Anteil kaum an Intensität. Vom grünen Licht wird wenig, vom blauen sehr viel aus dem ursprünglichen Strahl gestreut.

Bei der Streustrahlung in alle Richtungen überwiegt der blaue Anteil. Daher sieht der Beobachter blaues Licht von allen Richtungen, rotes und grünes Licht vornehmlich nur, wenn er in Richtung Sonne schaut, die ihm aufgrund des stark reduzierten blauen Anteils gelblich erscheint.

Steht die Sonne am Abend ganz am Horizont, so muss das Licht eine wesentlich längere Strecke durch die Atmosphäre zurücklegen als am Mittag, wenn die Sonne über uns steht. Dadurch trifft das Licht auf wesentlich mehr Streuteilen, wodurch die Intensität des ins Auge des Beobachters treffenden Lichtes mehr geschwächt wird als am Mittag.

Darüber hinaus gelangt fast nur noch der rote Anteil des Lichtes zum Beobachter, da für diese Farbe die Streuung am geringsten ist. Die Sonne erscheint uns rot, man spricht vom Abendrot.

Eine hervorragende Darstellung über das Himmelsblau mit zahlreichen Animationen (die aber teilweise über die Kenntnisse der 7. Klasse etwas hinausgeht) findet man auf den Wissenschaftsseiten des Südwest-Rundfunks (SWR) unter der Adresse: https://www.planet-schule.de/warum/himmelblau/themenseiten/t2/s1.html