Das Sonnenlicht enthält alle Farben
Sonnenlicht wirkt weiß, ist aber eine Mischung aller Farben des Regenbogens. Jede Farbe breitet sich als Welle mit anderer Länge aus: Rot hat die längsten Wellen, Blau und Violett die kürzesten.
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Die Luft streut Blau stärker
Beim Durchqueren der Atmosphäre trifft das Licht auf Gasmoleküle, vor allem Stickstoff und Sauerstoff. Diese Moleküle streuen das Licht in alle Richtungen, und die Streuung ist bei kurzen Wellen viel stärker. Deshalb verteilt sich das Blau über den ganzen Himmel und erreicht unsere Augen aus allen Richtungen. So erklärt die NASA das Phänomen auf ihrer Bildungsseite.
Die Wissenschaft nennt das Rayleigh-Streuung, nach dem britischen Physiker Lord Rayleigh, der den Effekt im 19. Jahrhundert beschrieb.
Quelle: NASA Space Place, Why is the sky blue?.
Wenn Violett noch kürzere Wellen hat, warum ist der Himmel dann nicht violett?
Violett wird sogar stärker gestreut als Blau, doch drei Faktoren sprechen gegen es: Die Sonne sendet weniger Violett aus, ein Teil wird hoch in der Atmosphäre absorbiert, und unsere Augen sind für Blau viel empfindlicher. Was das Gehirn am Ende wahrnimmt, ist ein hellblauer Himmel.
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Warum der Sonnenuntergang orange ist
Am Abend durchquert das Sonnenlicht eine viel längere Luftschicht, bevor es uns erreicht. Unterwegs ist fast das gesamte Blau schon zur Seite gestreut worden. Übrig bleiben die langwelligen Töne Gelb, Orange und Rot, die den Horizont färben. Staub, Rauch und Luftverschmutzung können den Abend noch rötlicher machen.
Warum Wolken weiß sind
Wenn die Luft Blau stärker streut, warum erscheint dann eine Wolke mitten im blauen Himmel weiß? Weil die Größe dessen, was das Licht streut, alles ändert. Gasmoleküle sind viel kleiner als die Wellenlänge des Lichts und streuen vor allem kurze Wellen, also Blau. Die Wassertröpfchen einer Wolke sind dagegen groß genug, um alle Farben fast gleich stark zu streuen, und die Summe aller Farben ist Weiß.
Wenn die Wolke viel Wasser trägt, kommt weniger Licht hindurch, und sie erscheint grau.
Quelle: NASA Space Place, Why is the sky blue?.
Und warum wirkt das Meer blau?
Ein Teil der Farbe des Meeres ist die Spiegelung des Himmels, aber nicht nur. Nach dem Ozeanografiedienst der USA absorbiert das Wasser selbst langwellige Farben wie Rot stärker und lässt Blau durch, das tiefer eindringt und zurückgestreut wird.
Deshalb wirkt ein Glas Wasser farblos und der offene Ozean blau: Der Unterschied liegt in der Wassermenge, die das Licht durchquert. Partikel, Algen und Sedimente lassen dieses Blau nahe der Küste grün oder braun werden.
Quelle: NOAA Ocean Service, warum der Ozean blau ist.
Und auf anderen Planeten?
Auf dem Mars ändert der feine Staub die Lage: Tagsüber neigt der Himmel zu Gelblich oder Orange, und der Sonnenuntergang bekommt in Sonnennähe bläuliche Töne. Was wir am Himmel sehen, hängt davon ab, was in der Luft ist.
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Quellen
- NASA Space Place. Why is the sky blue? https://spaceplace.nasa.gov/blue-sky/en/
- NOAA National Ocean Service. Why is the ocean blue? https://oceanservice.noaa.gov/facts/oceancolor.html
Häufige Fragen
Warum ist der Himmel blau?
Weil die Luftmoleküle das kurzwellige blaue Licht viel stärker streuen als die anderen Farben. Dieser Effekt heißt Rayleigh-Streuung.
Warum ist der Himmel nicht violett?
Die Sonne sendet weniger Violett aus, ein Teil wird hoch in der Atmosphäre absorbiert, und unsere Augen sind empfindlicher für Blau.
Warum ist der Sonnenuntergang orange?
Am Abend durchquert das Licht mehr Luft, und das Blau wird unterwegs gestreut. Übrig bleiben Gelb, Orange und Rot.
Welche Farbe hat der Himmel auf dem Mars?
Tagsüber neigt er wegen des Staubs zu Gelblich oder Orange; beim Sonnenuntergang wird er in Sonnennähe bläulich.
Warum sind Wolken weiß?
Die Wassertröpfchen sind groß und streuen alle Farben fast gleich, und ihre Summe ist Weiß.
Ist das Meer nur blau, weil es den Himmel spiegelt?
Nein. Das Wasser selbst absorbiert mehr Rot und streut Blau, das tiefer eindringt.
