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Physik im Alltag und Naturphänomene

Schatten mit Wasser auslöschen

Auf dem Foto sieht man einen normalen Schatten bei bereits tief stehender Sonne. Merkwürdigerweise wird er durch eine Wasserfläche weitgehend ausgelöscht. Wie kommt es dazu?
Die Wasserfläche erscheint heller als die Umgebung. Sie glänzt außerdem in der Farbe des Himmels blau. Mit anderen Worten, die Wasserfläche wird durch das Streulicht des Himmels beleuchtet, das natürlich auch dahin kommt, wo das Sonnenlicht ausgeblendet wird, in den Schatten der Person. Nun könnte man gegen dieses Argument einwenden, dass nicht nur die Wasserfläche vom Himmel beleuchtet wird, sondern auch das übrige Gebiet insbesondere nicht benetzte Schatten. Während das Himmelslicht jedoch auf dem rauen Asphaltboden zum einen stark absorbiert und zum anderen diffus reflektiert wird und daher nur wenig davon ins Auge des Betrachters gelangt, kommt es auf der Wasseroberfläche zu einer spiegelnden Reflexion des Himmelslichts in voller Intensität und Farbe: Das aus einer bestimmten Richtung einfallende Licht wird nach dem Reflexionsgesetz im Bereich des Wassers vollständig in die Augen reflektiert. Im sonnenbeschienenen trockenen Bereich dominiert natürlich die diffuse Reflexion des wesentlich intensiveren Sonnenlichts.
Interessanterweise erscheint die durch die spiegelnde Reflexion des Himmelslichts bedingte Aufhellung nahezu unabhängig von der Richtung zu sein. Das liegt daran, dass der Himmel als Lichtquelle aus nahezu allen Richtungen strahlt und eine Änderung des Beobachterstandpunkts nur zur Folge hätte, dass das Licht aus einer entsprechend anderen Region des Himmels ins Auge gelangte.
Wenn die Lichtquelle auf einen kleinen Bereich beschränkt wäre, wie etwa das Licht der Sonne, würde man feststellen, dass die Aufhellung nur in einem ganz bestimmten Winkelbereich erfolgte.
Das ließ sich in dieser Situation leicht überprüfen, indem ich mich so positionierte, dass die Stelle des Himmels reflektiert wurde, an der die Sonne stand. Folglich wurde nunmehr das Sonnenlicht spiegelnd ins Auge reflektiert (siehe untere Abbildung) und ließ weger ihrer wesentlich größeren Intensität die Wasserfläche geradezu aufflammen und, sodass ich geblendet mich sofort abwenden musste.
Außerdem ist deutlich zu erkennen, dass in diesem Fall der Schatten nicht ausgelöscht wird. Denn im Schatten kann das Sonnenlicht wegen seiner lokalen Begrenzung (siehe oben) gewissermaßen definitionsgemäß nicht reflektiert werden. Doch (mindestens) eine Frage bleibt: Müsste nicht eine Aufhellung der Beinschatten in der Pfütze durch das Himmelslicht zu beobachten sein. Theoretisch ja, im Vergleich mit der Intensität des reflektierten Sonnenlichts ist die Intensität des reflektierten Himmelslichts jedoch so gering, dass man auf ein und demselben Foto davon so gut wie nichts sehen kann.
Und noch etwas ist interessant. Dass es überhaupt zu spiegelenden Reflexionen im Bereich des nassen Asphalts kommt, liegt daran, dass das Wasser die unregelmäßigen Lücken im rauen Asphalt schließt und daraus eine glatte Fläche macht.

Diskussionen

12 Gedanken zu “Schatten mit Wasser auslöschen

  1. Ich bin immer beeindruckt davon, was dir alles auffällt !

    Verfasst von Myriade | 29. Mai 2019, 00:12
  2. Wiedermal toll erklärt

    Verfasst von Uschi | 29. Mai 2019, 06:02
  3. Gelesen, angeschaut, bewundert (besonders den tänzerisch angehobenen Fuß des Fotografen: wie ist dies Foto denn eigentlich entstanden?), aber leider nur unvollkommen verstanden. Mich tröstete, dass im dunklen Schatten des zweiten Fotos Spuren des glänzenden Wassers zu sehen sind.

    Verfasst von gkazakou | 29. Mai 2019, 10:47
    • Beim Warten auf einem Bahnhofsvorplatz habe ich die blaue Wasserpfütze gesehen und gewartet bis einer einen passenden Schatten warf. Dann habe ich mich so platziert, dass statt des Himmels die Sonne sich in der Pfütze spiegelte. Schade, dass ich mich wieder so unverständlich ausgedrückt habe, dass du es nur unvollkommen nachvollziehen konntest. Beim nächsten Mal gebe ich mir noch mehr Mühe. Die Spuren des glänzenden Wassers rühren von der Spiegelung des Himmelslichts her, dessen Intensität allerdings um Größenordnungen kleiner ist als die der Sonne und daher wohl nur guten Beobachterinnen wie dir auffällt. Jedenfalls habe ich das im Text nicht erwähnt (das nennt man Idealisierung), um ihn nicht noch komplexer werden zu lassen.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 29. Mai 2019, 11:55
      • Lieber Joachim, nimms bitte nicht auf deine Kappe, wenn eine Leserin nicht volll begreift, was du durchaus logisch und der Reihe nach erkärt hast. Dein Nachhilfeunterricht hat nun auch bei mir zum Verständnis geführt_ Was anderes ist es, wenn der Himmel sich spiegelt, und was anderes, wenn es die Sonne ist. Warum? Der Himmel ist weiträumig, das Sonnenlicht verbreitet sich von einem „Punkt“ aus. Ja, ich verstehe.
        Darf ich daraus auch Philosophisches bzw Psychologisches ableiten? das milde Licht der Gesamten Wissenschaft spiegelt sich in den Lachen der Uninformierten und fülllt sie mit ihrem Licht, so dass alle Schatten weichen. aber die gebündelte Kraft einer Einzelwissenschaft blendet und vertieft den Schatten dessen, der die Wahrheit sucht. 😉

        Verfasst von gkazakou | 29. Mai 2019, 12:12
      • Liebe Gerda, das hast du wieder einmal auf poetische Weise sehr treffend ausgedrückt! Beim schnellen Lesen hatte ich zunächst „im Lachen der Uninformierten“ gelesen und sofort an die Thrakische Magd gedacht, das dem armen Thales von Milet zugedacht war. Manchmal gelüstet es mir geradezu, die physikalischen Texte etwas expliziter mit einem (metaphorischen) Subtext zu unterlegen. Aber dann wären meine naturwissenschaftlichen Leser*innen wohl etwas irritiert.

        Verfasst von Joachim Schlichting | 29. Mai 2019, 18:40
  4. DIe Fotos wären auch zum Thema Inkondinenz zu gebrauchen. Wer hat hier (sein) Wasser gelassen….;-) ?

    Verfasst von Malabar | 8. Juni 2019, 20:50
  5. Tolle Beobachtung! Ich habe diese sogar mit meinen Schülern besprochen. Lieben Gruß!

    Verfasst von Walther | 5. Juli 2019, 13:05

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