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Marginalia, Physik im Alltag und Naturphänomene

Dunkelblauer Sand am Strand

Dunkelblauer-SandAuf vulkanischen Inseln müssen Urlauber auch mal mit schwarzem Sand vorlieb nehmen. Das ist nicht Jedermanns Sache, denn das Ideal ist weißer Sand. Wer den schwarzen Sand aber schon mal erlebt hat, weiß seine Vorteile zu schätzen. Er wird bereits bei geringem Sonnenschein aufgeheizt und wer nach einem Bad im kühlen Atlantikwasser – das Foto wurde auf der Kanareninsel La Palma aufgenommen – das Bedürfnis nach Wärme verspürt, kann auch bei teilweise bedecktem Himmel ein wärmendes Bad im Sand anschließen.
Was mich aber besonders herausgefordert hat, sind einige optische Phänomene. Während der nasse Sand von tiefschwarzer Färbung ist (Vordergrund), dominieren im trockenen Sand (Hintergrund) die graubraunen Töne. Und wenn man dann auch noch den von einer sich gerade zurückziehenden Welle triefnassen Bereich einbezieht, hat man wenigstens für einen kurzen Moment auch noch tief blauen Sand, der gelegentlich von Bereichen changierender Brauntöne durchsetzt ist.
Das Farbenspiel ist das Ergebnis unterschiedlicher Lichtstreuung. In trockenem Sand, der hauptsächlich von Luft umgeben ist, ist der Unterschied zwischen den Brechungsindizes besonders groß. Entsprechend groß ist der Ablenkungswinkel (Streuwinkel) beim Übergang vom einen zum anderen Medium. Je größer aber der Streuwinkel ist, desto geringer ist die Zahl der Streuungen nach der der nicht absorbierte Teil des Lichts wieder aus dem Sand heraustritt und in unsere Augen gelangt.
Wenn der Sand aber durch Wasser umgeben ist, dessen Brechungsindex dem des Sands wesentlich näher kommt als dem der Luft, wird das gestreute Licht wesentlich weniger stark abgelenkt und es ist eine entsprechend größere Zahl von Streuungen nötig, bis der Rest – so noch welcher vorhanden ist – wieder aus dem Sand austritt und unsere Augen erreicht. Dabei ist wesentlich mehr Licht absorbiert worden, als im ersteren Fall und der nasse Sand erscheint daher entsprechend dunkler.
Wenn der Sand noch von einer fast durchgehenden Wasserschicht benetzt ist, wird das Licht teilweise spiegelnd reflektiert. Das vom Wasserfilm spiegelnd in unserere Augen reflektierte Himmelslicht erscheint uns daher blau.

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