Was macht den Himmel blau?

Klarer Himmel über dem Royal Observatory in Greenwich sorgt für eine fantastische Aussicht – aber warum ist der Himmel blau?

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Es ist ein weit verbreiteter Irrglaube, dass der Himmel blau ist, weil er das Blau der Meere und Ozeane widerspiegelt.

Tatsächlich ist es die Erdatmosphäre und ein Prozess, der als „Streuung“ bekannt ist und dazu führt, dass unser Himmel blau wird.

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Warum ist der Himmel blau?

Hier die kurze Antwort...

Wenn weißes Licht unsere Atmosphäre durchdringt, verursachen winzige Luftmoleküle, dass es streuen '.

Die Streuung durch diese winzigen Luftmoleküle (bekannt als Rayleigh-Streuung ) nimmt mit abnehmender Wellenlänge des Lichts zu.

Violettes und blaues Licht haben die kürzesten Wellenlängen und rotes Licht die längste.

Deswegen, blaues Licht wird stärker gestreut als rotes Licht und der Himmel erscheint tagsüber blau.

Wenn die Sonne bei Sonnenaufgang und Sonnenuntergang tief am Himmel steht, muss das Licht weiter durch die Erdatmosphäre wandern.

Wir sehen das blaue Licht nicht, weil es gestreut wird, aber das rote Licht wird nicht sehr stark gestreut – der Himmel erscheint also rot.

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Was ist Licht?

Die Sonne gibt alle Farben des sichtbaren Lichts ab, die wir als ungefähr weiß wahrnehmen.

Wie Sir Isaac Newton mit einem dreieckigen Prisma demonstrierte, zerfällt weißes Licht, wenn es durch das Prisma fällt, in die Farben des Regenbogens.

Dieses Experiment zeigt, dass weißes Licht aus allen Farben des sichtbaren Lichts in ungefähr gleichen Mengen besteht.

Diese verschiedenen Farben haben unterschiedliche Wellenlängen, und dies beeinflusst, wie sie mit verschiedenen Substanzen interagieren. Violettes und blaues Licht haben die kürzesten Wellenlängen und rotes Licht die längste.

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Wie wird Licht gestreut?

Die Erdatmosphäre besteht aus vielen verschiedenen Luftmolekülen. Sonnenlicht kann durch die Luftmoleküle umgelenkt werden, was als „Streuung“ bekannt ist.

Die Größe dieser Moleküle ist viel kleiner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts. Die Art der Streuung, die auftritt, ist als Rayleigh-Streuung bekannt, benannt nach Lord Rayleigh (John William Strutt), der sie entdeckt hat.

Diese Art der Streuung nimmt mit abnehmender Wellenlänge des Lichts zu, sodass blaues Licht von den winzigen Luftmolekülen in unserer Atmosphäre stärker gestreut wird als rotes Licht.

Der Himmel während des Tages

Mittags, wenn die Sonne über ihnen steht, erscheint sie weiß. Dies liegt daran, dass das Licht eine kürzere Strecke durch die Atmosphäre zurücklegt, um zu uns zu gelangen; es wird sehr wenig gestreut, sogar das blaue Licht.

Tagsüber sieht der Himmel blau aus, weil das blaue Licht am stärksten gestreut wird. Es wird am ganzen Himmel in viele verschiedene Richtungen umgelenkt, während die anderen Wellenlängen nicht so stark gestreut werden.

In Wirklichkeit hat violettes Licht im Vergleich zu blauem Licht eine kürzere Wellenlänge und wird daher stärker gestreut – warum ist der Himmel also nicht violett?

Das liegt daran, dass unsere Augen tatsächlich empfindlicher auf blaues Licht reagieren und mehr Sonnenlicht, das in die Erdatmosphäre eindringt, eher blau als violett ist.

Kleine Luftmoleküle in der Erdatmosphäre streuen tagsüber das Sonnenlicht und geben uns einen blauen Himmel

Warum sieht der Himmel bei Sonnenaufgang und Sonnenuntergang rot aus?

Bei Sonnenaufgang oder Sonnenuntergang scheint der Himmel seine Farbe zu ändern.

Wenn die Sonne tief am Himmel steht, muss das Licht eine längere Strecke durch die Erdatmosphäre zurücklegen, damit wir das blaue Licht nicht sehen, weil es zerstreut wird.

Stattdessen sehen wir das rote und orange Licht, das auf uns zukommt, da dieses Licht nicht sehr stark gestreut wurde. Daher sehen Sonne und Himmel in der Morgen- und Abenddämmerung röter aus.

Himmel auf anderen Planeten

Andere Planeten haben keine Atmosphäre genau wie unsere, und daher würde ihr Himmel anders aussehen.

Die Atmosphäre des Mars ist viel dünner als die der Erde – weniger als ein Prozent. Die geringe Dichte der Luftmoleküle bedeutet, dass die Rayleigh-Streuung, die unseren Himmel auf der Erde blau erscheinen lässt, einen sehr geringen Einfluss auf den Mars hat.

Wir könnten erwarten, dass er einen sehr schwach blauen Himmel hat, aber aufgrund des Staubnebels, der in der Luft schweben bleibt, erscheint der Tageshimmel auf dem Mars gelber. Dies liegt daran, dass die größeren Staubpartikel das kurzwellige blaue Licht absorbieren und die verbleibenden Farben streuen, um einen Butterscotch-Farbton über dem Marshimmel zu erzeugen.

Während eines Sonnenauf- und -untergangs auf dem Mars legt das Sonnenlicht jedoch eine längere Strecke durch seine Atmosphäre zurück und entspricht der Dicke der Atmosphäre auf der Erde. Als solches wird das blaue Licht in alle Richtungen gestreut und die längeren Wellenlängen des Lichts werden überhaupt nicht stark gestreut – und verleihen dem Himmel um die Sonne in den Morgen- und Abendstunden ein blaues Leuchten.

Spirit fängt einen Sonnenuntergang auf dem Mars ein. Der Marshimmel erscheint tagsüber typischerweise butterscotchgelb und wird bei Sonnenauf- und -untergang in der Nähe der Sonne blauer (NASA/JPL/Texas A&M/Cornell)

Wenn Sie auf dem Mond stehen, scheint der Himmel keine andere Farbe als Schwarz zu haben.

Die Atmosphäre des Mondes ist so dünn, dass es praktisch keine gibt. Wenn die Luft zu dünn ist, als dass Gasmoleküle miteinander kollidieren könnten, nennen wir sie stattdessen „Exosphäre“.

Aufgrund des Fehlens einer Atmosphäre wird das Sonnenlicht nicht gestreut, sodass der Himmel auf dem Mond tagsüber oder nachts schwarz erscheint.

Astronaut John W. Young, Kommandant der Mondlandemission Apollo 16, springt von der Mondoberfläche, während er während der ersten extravehicularen Aktivität von Apollo 16 (NASA) die Flagge der Vereinigten Staaten am Landeplatz Descartes begrüßt

Warum ist das Meer blau?

Der Himmel der Erde ist also nicht blau, weil er die Farbe der Meere und Ozeane widerspiegelt. Aber was macht das Meer blau – spiegelt es das Blau des Himmels?

Es ist nicht der Himmel, der offenes Wasser blau erscheinen lässt. Dies liegt wiederum daran, wie verschiedene Wellenlängen des Lichts mit verschiedenen Substanzen interagieren.

Wassermoleküle absorbieren Licht mit längeren Wellenlängen gut, wenn also Sonnenlicht auf das Wasser trifft, werden die Rot- und Orangetöne absorbiert.

Das blaue Licht mit kürzerer Wellenlänge wird sehr wenig absorbiert und ein Großteil davon wird zu unseren Augen zurückreflektiert. Es ist möglich, Grüntöne und manchmal andere Farben im Wasser zu sehen, aber das liegt daran, dass Sonnenlicht von anderen Partikeln oder Sedimenten darin reflektiert wird.

Dieser Artikel wurde von einem Astronomen des Royal Observatory in Greenwich verfasst

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