Warum ist der Himmel blau?

Hoch SANDRA versorgt vor allem den Süden und Westen, aber auch das
Küstenumfeld mit viel Sonnenschein. Kaum eine Wolke stört, sodass der
Himmel vielerorts in ein schönes "blau" getaucht ist. Hier und da
wirkt es aber auch milchig. Wir gehen den Phänomenen auf den Grund!

Sie führen häufig zu "oh" und "ah" Effekten und verzücken den
Beobachter jedes Mal aufs Neue. Die Phänomene der Lichtbrechung bzw.
-streuung lassen die Natur in ihrer reinen und schönen Form
erscheinen. Vor allem im Süden und Westen des Landes lässt sich der
vielfach blaue Himmel heute und in den nächsten Tagen auch in voller
Pracht begutachten. Allerdings erscheint er nicht überall stechend
blau, sondern verfügt gerade in Richtung Horizont teilweise über
einen milchigen Grauschleier.
Verantwortlich für die unterschiedlichen Lichtphänomene ist die
erdumspannende Atmosphäre aus Gasteilchen (vor allem Stickstoff und
Sauerstoff). An diesen Teilchen (man sagt auch "Gasmoleküle") wird
das Sonnenlicht auf dem Weg zum Betrachter in alle Richtungen
gestreut und gebrochen, also von seiner ursprünglichen Bahn abgelenkt
oder in seine Spektralfarben aufgeteilt. So kann es auch auf Umwegen
und in einer tollen Farbenpracht in unser Auge gelangen.
Der blaue Himmel tagsüber (sofern keine Wolken am Himmel stören) ist
dabei auf die Lichtstreuung zurückzuführen. Das Licht, das von der
Sonne aus wellenförmig auf die Erde fällt, ist entgegen unserer
Wahrnehmung nicht weiß, sondern besteht aus vielen verschiedenen
Farben, die zum Beispiel bei Entstehung eines Regenbogens sichtbar
werden. Die Farbunterschiede werden durch die verschiedenen
Wellenlängen der Spektralfarben hervorgerufen. Blaues Licht hat eine
viel kürzere Wellenlänge von etwa 450 Nanometer als rotes Licht von
etwa 650 Nanometer. Der englische Physiker Lord Rayleigh (alias John
William Strutt) erkannte als erster, dass die Streuung an den
Gasteilchen wellenlängenabhängig ist: blaues Licht wird 16-mal
stärker gestreut als rotes.
Tagsüber, wenn die Sonne recht hoch am Himmel steht, haben die
Sonnenstrahlen einen vergleichsweise kurzen Weg zur Erdoberfläche.
Dabei wird überwiegend blaues Licht in andere Richtungen gestreut.
Die Summe allen Streulichtes lässt den Himmel dann blau erscheinen.
Dass der Himmel am Tag nicht immer in seinem schönsten Blau
erstrahlt, sondern oft trüb oder grau ist, liegt daran, dass sich in
der Atmosphäre neben den sehr kleinen Luft- und Wasserdampfmolekülen
auch größere Teilchen wie Staubpartikel und Wolkentröpfchen befinden.
Die Streuung an diesen Teilchen (Mie-Streuung) ist, je nach Partikel-
oder Tröpfchengröße, kaum oder gar nicht wellenlängenabhängig, d.h.
ankommendes weißes Licht wird in alle Richtungen als weißes Licht
gestreut. Deswegen sind Wolken meistens weiß.
Romantisch rotgefärbte Sonnenuntergänge oder eine tolle orange-rote
Morgenstimmung, haben wir aber wieder der Rayleigh-Streuung zu
verdanken. Wenn die Sonne am Horizont untergeht, muss jeder einzelne
Sonnenstrahl einen deutlich längeren Weg durch die Atmosphäre
zurücklegen als tagsüber. Von dem von der Sonne ausgestrahlten Licht
wird das kurzwellige Licht, also vor allem der Blau- und Grünanteil,
bereits nach kurzer Strecke so stark weggestreut, dass beim
Betrachter am Boden nur noch die Orange- und Rottöne ankommen.
Grundvoraussetzung ist jedoch, dass der Himmel beim Morgenrot im
Osten und beim Abendrot im Westen größtenteils wolkenfrei ist.
Die im Volksmund gern zitierte Aussage ''Abendrot Schönwetterbot,
Morgenrot Schlechtwetter droht'' erlangt aber nur bei den für die
mittleren Breiten typischen Westwetterlagen mit rasch wechselndem
Wetter ihre Gültigkeit.

Dipl.-Met. Lars Kirchhübel
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 23.04.2021

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