Wie die meisten neugierigen Menschen haben auch Sie sich wahrscheinlich schon einmal gefragt: „Warum ist der Himmel blau?“ Oder wenn Sie einen schönen Sonnenuntergang oder Sonnenaufgang gesehen haben, haben Sie sich vielleicht gefragt: „Warum ist der Himmel rot?“
Es ist so offensichtlich, dass der Himmel blau ist, dass man denken könnte, die Gründe wären genauso offensichtlich. Sind sie aber nicht! Von allen Farben des Regenbogens, warum blau?
Könnte der Himmel nicht genauso gut grün sein? Oder gelb? Wenn wir einen Regenbogen sehen, sehen wir tatsächlich Grün und Gelb am Himmel, aber auch Blau, Violett, Orange, Gelb, Rot und alles dazwischen.
Das weiße Licht, das von der Sonne kommt, besteht wirklich aus allen Farben des Regenbogens. Wir sehen all diese Farben, wenn wir einen Regenbogen betrachten. Regentropfen wirken wie winzige Prismen, wenn sie von der Sonne angestrahlt werden, sie beugen das Licht und teilen es in seine verschiedenen Farben auf.
Aber warum gibt es verschiedene Farben? Das Licht, das Sie sehen, ist nur ein winziger Teil all der Arten von Lichtenergie, die das Universum – und Sie – umgibt. Wie Energie, die durch den Ozean fließt, so bewegt sich auch Lichtenergie in Wellen. Was eine Art von Licht von anderen unterscheidet, ist seine Wellenlänge – oder der Bereich der Wellenlängen. Das sichtbare Licht umfasst die Wellenlängen, die unsere Augen sehen können. Die längsten Wellenlängen, die wir sehen können, sehen für uns rot aus. Die kürzesten Wellenlängen, die wir sehen können, sehen blau oder violett aus.
Die Wellenlängen in diesem Bild sind nicht maßstabsgerecht. Eine rote Lichtwelle ist etwa 750 Nanometer lang, während eine blaue oder violette Welle etwa 400 Nanometer lang ist. Ein Nanometer ist ein Milliardstel eines Meters. Ein menschliches Haar ist etwa 50.000 Nanometer dick! Diese Wellenlängen des sichtbaren Lichts sind also sehr, sehr klein.
Eine weitere wichtige Sache, die man über Licht wissen muss, ist, dass es sich in einer geraden Linie ausbreitet, es sei denn, etwas ist im Weg, um
- es zu reflektieren (wie ein Spiegel)
- es zu biegen (wie ein Prisma)
- oder es zu streuen (wie die Moleküle der Gase in der Atmosphäre)
Wenn das weiße Licht von der Sonne in die Erdatmosphäre eintritt, gelangt ein Großteil der roten, gelben und grünen Wellenlängen des Lichts (zusammengemischt und immer noch fast weiß) direkt durch die Atmosphäre zu unseren Augen. Die blauen und violetten Wellen haben jedoch genau die richtige Größe, um auf die Gasmoleküle in der Atmosphäre zu treffen und abzuprallen. Dadurch werden die blauen und violetten Wellen vom Rest des Lichts getrennt und für alle sichtbar in alle Richtungen gestreut. Die anderen Wellenlängen bleiben als Gruppe zusammen und bleiben daher weiß.
Was passiert also mit all den „nicht-blauen“ Wellenlängen? Sie werden immer noch zusammengemischt, nicht von der Atmosphäre gestreut, so dass sie immer noch weiß erscheinen. Das gestreute violette und blaue Licht dominiert den Himmel und lässt ihn blau erscheinen. Was passiert mit dem violetten Licht? Ein Teil des violetten Lichts wird von der oberen Atmosphäre absorbiert. Außerdem sind unsere Augen für Violett nicht so empfindlich wie für Blau.
Näher am Horizont verblasst der Himmel zu einem helleren Blau oder Weiß. Das Sonnenlicht, das uns vom Horizont aus erreicht, hat noch mehr Luft durchquert als das Sonnenlicht, das uns von oben erreicht. Die Gasmoleküle haben das blaue Licht so oft in so viele Richtungen gestreut, dass weniger blaues Licht zu uns gelangt.
Was macht einen Sonnenuntergang rot?
Credit: USGS
Wenn die Sonne tiefer am Himmel steht, durchdringt ihr Licht mehr Teile der Atmosphäre, um uns zu erreichen. Noch mehr des blauen und violetten Lichts wird gestreut, wodurch die roten und gelben Farben direkt zu Ihren Augen gelangen, ohne die Konkurrenz der blauen Farben.
Auch größere Staubpartikel, Verschmutzungen und Wasserdampf in der Atmosphäre reflektieren und streuen mehr Rot- und Gelbtöne, sodass manchmal der gesamte westliche Himmel rot leuchtet.
