Warum ist der Himmel blau? – ultimative Erklärung

Es gibt ein Experiment, bei dessen Ausführung die Farbe des Himmels besser verdeutlicht werden kann:

  1. Ein Glas muss mit Wasser gefüllt werden.
  2. Als Nächstes muss noch ein Esslöffel Milch dazu gefügt werden.
  3. Die Flüssigkeit, die sich ergibt, ist leicht getrübt.
  4. Nun muss das Licht gelöscht werden.
  5. Ist das Licht aus, muss eine stark gebündelte Taschenlampe von der Seite auf das Glas strahlen. Dabei ist es nötig einen Abstand von 2-5 cm zu halten.
  6. Es sieht dann so aus, als ob die Flüssigkeit wolkig ist. Der Grund hierfür sind die winzigen Fetttropfen der Milch. Diese streuen den Lichtstrahl dann in alle Richtungen.
  7. Weiterhin ist ersichtlich, dass die Milch nun bläulich wirkt.

So entsteht die Farbe des Himmels, also das blau. Die Strahlen des Sonnenlichts enthalten alle Farben des Regenbogens (blau, gelb, rot usw.). Aufgrund der Mischung dieser Farben wird das Licht weiß.

Die Atmosphäre der Erde besteht aus vielen unsichtbaren kleinen Teilen, welche auch als Moleküle bezeichnet werden. Dadurch gibt die Sonne ihren Strahl ab. Die Farben reagieren auf die Atmosphäre der Erde ganz anders. Bei dem roten und dem gelben Licht gibt es keine Probleme, wenn es durch die Luft geht.

Das Licht beinhaltet aber auch blaue Anteile. Bei diesen erfolgt durch die Moleküle eine Streuung in alle Richtungen. Das blaue Licht, was bei einem klaren Tag ersichtlich ist, ist also das Ergebnis der Streuung des Lichts an Stickstoff-, Sauerstoff- und Kohlendioxydmolekülen. Das ist der Grund, dass das blaue Licht aus den Sonnenstrahlen gelöst wird.

Lord Rayleigh war der Entdecker dieses Effektes und daher nennt man dieses Ereignis Rayleigh-Streuung. Es wird durch diese Streuung das Brechen der elektromagnetischen Wellen (des Lichts) an Molekülen oder auch an Atomen erklärt.

Tagsüber steht die Sonne sehr hoch am Himmel. Daher ist der Weg des Lichtes durch die Atmosphäre nur kurz. Die Streuung des Lichtes erfolgt daher nur im blauen Spektralbereich, welcher kurzwellig ist. Dadurch sieht der Himmel für uns blau aus. Würde man sich aber auf dem Mond befinden, ist der Himmel egal zu welcher Tageszeit schwarz.

Steht die Sonne dagegen auf niedrigem Niveau muss das Licht einen langen Weg durch die Atmosphäre zurücklegen. Daher wurde ein Großteil des blauen Lichtes schon gestreut. Aus diesem Grund werden die restlichen langen Wellenlängen mehr ersichtlich und somit erscheint uns die Sonne rot.

Das ist aber noch nicht der einzige Effekt. Es gibt auch einen anderen Effekt mit ähnlicher Wirkung. Hierbei geht es um die Streuung von Licht an Teilchen in Flüssigkeiten oder Gasen an Teilchen, welche größer sind.
Zum Beispiel die Staubteilchen die sich in der Luft befinden. Dies nennt man Tyndall-Effekt, nach dem Entdecker John Tyndall. Dieser war ein irischer Physiker, der von 1820-1893 gelebt hatte. Seine genaue Entdeckung war, dass man einen Lichtstrahl, der durch ein trübes Medium geht, von der Seite her sehen kann. Der Grund darin liegt in der Streuung.

Heutzutage wird dieser Effekt bei Rauchmeldern verwendet. Immerhin erfolgt keine Streuung, wenn die Luft klar und rein ist. Ist die Luft aber mit Rauch durchsetzt, wird sie auch trüb und es erfolgt eine seitliche Streuung des Lichtes. Somit kann der Detektor es erkennen und der Alarm geht los.

 

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