Am Mond ist der Himmel schwarz, bis auf die Sterne, die als Lichtpunkte in Erscheinung treten. Der Himmel ist auf der Erde blau, weil es im Gegensatz zum Mond die Atmosphäre gibt. Was genau passiert?
Weißes Sonnenlicht ist eine Mischung aus vielen Regenbogenfarben. Das Sonnenlicht wird an den Molekülen der Atmosphäre gestreut, der blaue Anteil sehr stark. Durch die Streuung kann das Blau ins Auge gelangen. Die anderen Farben des Sonnenlichts reisen hingegen eher am Auge vorbei. Am Abend allerdings legen die Lichtwellen der Sonne einen langen Weg durch die Atmosphäre zurück. Bis es bei uns ist, ist das blaue Licht schon weggestreut. Der Rest erscheint rot-gelb.
Wikipedia Stichworte: Streuung
Nur direkt in das Auge eintreffende Lichtstrahlen werden gesehen. Am Mond ist der Himmel schwarz.
Von der Sonne kommt weißes Licht, eine Mischung aus vielen Farben, den Regenbogenfarben. Dieses trifft auf die Luftmoleküle und wird an diesen gestreut. Blau wird am stärksten gestreut und “überflutet” damit die ganze Atmosphäre, die deshalb blau ist.
Es handelt sich physikalisch um die so genannte Rayleigh-Streuung:
Lord Rayleigh fand heraus, dass das Licht auf dem Weg durch die Erdatmosphäre gestreut wird. Ein Teil des Lichtes wird von den Luftteilchen in der Atmosphäre “aus seiner Bahn geworfen”. Dabei wird blaues Licht viel stärker gestreut als rotes Licht. Das führt dazu, dass fast nur der blaue Anteil des gestreuten Lichts am Boden ankommt. Blicken wir also in den Himmel, nehmen wir nur das blaue Licht wahr: Der Himmel erscheint blau.
Die Rayleigh-Streuung, benannt nach Lord Rayleigh, bezeichnet die Streuung elektromagnetischer Wellen an Teilchen, die einen im Vergleich zur Wellenlänge λ der gestreuten Wellen kleinen Durchmesser besitzen. Blaues Licht wird daher stärker gestreut als rotes. Dieser Effekt ist für die blaue Farbe des Himmels bei hohem Sonnenstand, sowie für die rote Farbe bei Sonnenaufgang (Morgenrot) und Sonnenuntergang (Abendrot) verantwortlich: Bei hohem Sonnenstand ist die Strecke, die das Licht durch die Atmosphäre zurücklegen muss, zu kurz, um nennenswerte Lichtanteile im roten Spektralbereich zu streuen, während bei blauem Licht eine wesentliche Streuung stattfindet. Daher erscheint das Streulicht (und damit der Himmel) blau. Bei niedrigem Sonnenstand ist die Strecke des Sonnenlichts durch die Erdatmosphäre so groß, dass der Großteil der hochfrequenten Lichtanteile schon gestreut, also gewissermaßen „verbraucht“ wurde. Dann treten die verbliebenen, da weniger stark gestreuten, großen Wellenlängen in Relation stärker zu Tage und der Farbeindruck verschiebt sich in Richtung rot.
Wolken sind von der Seite aus betrachtet weiß, weil die relativ großen Wassermoleküle eine andere Streuungs-Art bewirkt: die Mie-Streuung. Dabei werden alle Wellenlängen gleichermaßen gut gestreut, der Farbeindruck ist weiß. Wolken sind grau oder schwarz, wenn sie zwischen uns und der Sonne stehen. Sie lassen das Licht nicht sehr oder gar nicht durch.
Einen besonderen Effekt kennen Raucher: der blaue Dunst der qualmenden Zigarette besteht aus kleinen Molekülen, die das Licht genauso streuen, wie es die Atmosphäre tut. Nach Inhalation lagert sich an die kleinen Moleküle Wasserdampf an, es entstehen größere Teilchen. Die Rayleigh-Streuung hört auf, an ihrer Statt kommt die “Mie-Streuung”, die alle Farben des weißen Lichtes gleichermaßen streut, nicht nur blau. Der Rauch erscheint weiß.
