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Physik im Alltag und Naturphänomene

Im Jahr des Lichts (24) – Die Sonne ist nicht da, wo wir sie sehen

Deformierte-Sonne_rvVielleicht ist es der einen oder dem anderen schon einmal aufgefallen, dass unser Tagesgestirn bei Annäherung an den Horizont außer Form gerät. Ich meine noch nicht einmal die durch Luftspiegelung bedingten Verzerrungen, sondern den schlichten Übergang von einer perfekten Kreisscheibe zu einer ellipsenförmigen Abflachung. Man sieht es oft erst dann, wenn man darauf aufmerksam gemacht wird oder – wie ich es hier ganz drastisch vorführe – dasselbe Sonnenbild um 90° gedreht daneben stellt.

Diese Verzerrung ist keine optische Täuschung, sondern ein realer optischer Effekt. Schuld an diesem Phänomen ist unsere Atmosphäre, die die Erde umgibt. Ihre Dichte nimmt nach oben bzw. nach außen hin ab. Treffen die Lichtstrahlen der tiefstehenden Sonne auf die Lufthülle der Erde, so gehen sie vom optisch dünneren (Vakuum) ins optisch dichtere Medium über. Das Licht wird daher zum Einfallslot hin gebrochen, also zur Erde hin abgeknickt. Wenn das Licht dann die Augen desjenigen erreicht, der gerade den Sonnenuntergang genießt, so sieht er die Sonne nicht dort, wo sie in Wirklichkeit ist, sondern etwas höher. Denn die Augen sehen das von einem Gegenstand ausgehende Licht in geradliniger Verlängerung der Richtung aus der es eintrifft (siehe untere Abbildung). Die Lichtbrechung, die zu dieser Hebung führt, ist immerhin so stark, dass die Sonne um ihren eigenen Durchmesser gehoben erscheint. Mit anderen Worten: Wenn in unseren Augen die Sonne gerade dabei ist, unter den Horizont zu sinken, ist sie in Wirklichkeit (besser: geometrisch gesehen) bereits untergegangen. Der Unterschied beträgt je nach den Wetterbedingungen (Luftdruck, Temperatur) wenige Minuten. Da die Atmosphäre nach oben bzw. außen hin optisch dünner wird trifft das Licht vom Weltall her zunächst auf die optisch dünneren Schichten und geht allmählich zu den optisch dichteren inneren Schichten über. Daher erfolgt die Brechung nicht auf einen Schlag, sondern kontinuierlich, was zu einer Krümmung des Lichtwegs zur Erdoberfläche hin führt.
Die mit der Brechung und damit die Hebung betrifft natürlich auch den untergehenden Mond und andere Himmelskörper. Außerdem beobachtet man natürlich die entsprechenden Phänomene beim Aufgang der Himmelkörper.

UnbenanntDa die vom unteren Rand deer Sonne kommenden Lichtstrahlen dickere Luftschichten mit größeren Dichteunterschieden durchlaufen als die vom oberen Rand kommenden, werden sie stärker gebrochen. Die Hebung ist also im unteren Bereich größer als im oberen mit der Konsequenz, dass die Sonne zusätzlich zur Hebung als Ganzes auch noch abgeflacht erscheint. Wer das noch nicht gesehen hat, dem empfehle ich beim nächsten Sonnenuntergang oder Sonnenaufgang darauf zu achten. Dadurch wird das Erlebnis des Naturphänomens in keiner Weise gestört, sondern ihm wird eine weitere Erlebnisdimension hinzugefügt. Es ist also nicht so, dass eine größere Genauigkeit bei der Beobachtung, das Staunen über das Phänomen verringert, sondern eher ist das Gegenteil der Fall. Oder mit den Worten des großen Pianisten Alfred Brendel: „Je genauer wir verstehen, desto größer soll das Staunen sein“.

Diskussionen

2 Gedanken zu “Im Jahr des Lichts (24) – Die Sonne ist nicht da, wo wir sie sehen

  1. Oder um es mit Richard Feynman zu sagen: „All kinds of interesting questions which the science knowledge only adds to the excitement, the mystery and the awe of a flower. It only adds. I don’t understand how it subtracts.“

    Verfasst von Böx | 10. November 2015, 20:28
  2. Ja, das ist auch ein schönes Zitat, das die Botschaft unterstreicht. Leider herrscht bei manchen Naturwissenschaftlern die Ansicht vor, die naturwissenschaftliche Sehweise sei anderen Sehweisen überlegen oder sogar die einzig richtige. Dies ist zum Beispiel implizit in der deprimierenden Aussage von Stephen Weinberg enthalten: „Je begreiflicher uns das Universum wird, um so sinnloser erscheint es auch. Doch wenn die Früchte unserer Forschung uns keinen Trost spenden, finden wir zumindest eine gewisse Ermutigung in der Forschung selbst…Das Bestreben, das Universum zu verstehen, hebt das menschliche Leben ein wenig über die Farce hinaus und verleiht ihm einen Hauch tragischer Würde“.

    Verfasst von Joachim Schlichting | 10. November 2015, 21:03

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