Himmelsblau

Spiegelwelt als Stolperfalle

Die Spiegelwelt täuscht eine Dreidimensionalität vor, die immerhin für einige (sensible?) Leute so real wirkt, dass sie genau darauf achten, wie sie ihre Schritte setzen und einen Teil ihrer Unbefangenheit verlieren. Dabei wirkt die Überlagerung der realen mit der virtuellen Räumen beim Blick auf den unmittelbar vor einem liegenden Fußboden weniger irritierend, als es auf diesem Foto.
Aber eigentlich hatte ich das Foto gemacht, um auf einen anderen interessanten Effekt hinzuweisen – den Blauschimmer des durch die Oberlichter hereinfallenden Tageslichts. Da unser visuelles System dazu tendiert, in einer einheitlich beleuchteten Umgebung wie dieser mit weißem Licht ausgeleuchteten Passage als überwiegende Farbe weiß zu sehen, erscheint das Tageslicht so, wie es wirklich ist – bläulich. Das Foto zeigt also keinen falschen Weißabgleich, sondern kommt den realen Verhältnissen ziemlich nahe.

Vorsicht Pfütze – da sitzt einer.

Um sich nach dem Regen keine nassen Füße zu holen, heftet man oft den Blick auf die Straße, um den Pfützen ausweichen zu können. Dabei überlistet man sich manchmal Interessantes zu sehen. Im vorliegenden Fall sah es aus einiger Entfernung so aus, als würde dort jemand ganz in dunklem Himmelblau getönt liegend sitzen.
Neben dieser Pareidolie ist die Pfütze insofern physikalisch interessant, als das Wasser in ihr nicht nur den blauen Himmel spiegelnd reflektiert, sondern zusätzlich Sonnenlicht von einem mehr oder weniger breiten feuchten Rand ausgeht. Wie kommt es dazu?
Licht wird nur dann von einer spiegelnden Fläche ins Auge gelenkt, wenn der Einfallswinkel gleich dem Reflexionswinkel ist. Für irgend einen Ausschnitt des Himmels ist diese Bedingung so gut wie immer erfüllt, sofern er aus (fast) allen Richtungen zu sehen ist. Für die Sonne wäre das hier nur dann der Fall, wenn sie schräg von vorne schiene. Dass sie dennoch den Randbereich um die Wasserfläche herum erhellt, liegt daran, dass die Fläche aus unregelmäßig orientierten Elementen besteht, von denen das eine oder andere die Reflexionsbedingung erfüllt und man daher wenigstens viele kleine Sonnenreflexe zu sehen bekommt. Ihre Helligkeit ist so groß, dass die Zwischenräume überstrahlt werden und es so erscheint, als würde ein kontinuierlicher Randstreifen im reflektierten Sonnenlicht leuchten.

Himmelblaue Dünen

Dies liefert uns die Erklärung für ein sehr eigenartiges Phänomen, dem die Maler viel Aufmerksamkeit gewidmet haben, und daß Anlaß einer Denkschrift von Herrn de Buffon gewesen ist, dessen physikalische Ursache jedoch meines Wissens noch niemand angegeben hat; die Schatten nehmen dies Morgens und des Abends eine intensiv blaue Färbung an, und wenn eine Kerze an die Stelle der Sonne tritt und diese noch nicht aufgegangen ist, aber kurz davorsteht, entsteht fast dieselbe Wirkung. Dieses Phänomen wird von der Luftfarbe der Atmosphäre, welche diese Schatten beleuchtet und in der die blauen Strahlen vorherrschen, verursacht: die blauen Strahlen prallen in großen Mengen schräg zurück, während die roten, die sich weiter weg in gerader Linie verlieren, den Schatten nicht modifizieren können, weil sie sich nicht oder weit weniger reflektieren.*

Die eigenartige Wirkung, die von diesem Bild ausgeht, liegt vermutlich darin begründet, dass Dünen und Schatten ziemlich genau in Komplementärfarben erstrahlen. Die Aufnahme erfolgte am frühen Morgen kurz nach Sonnenaufgang.

* Pierre Bouguer. Traité d’optique sur la gradation de la lumiére (1760) zit. in: Michael Baxandal.Löcher im Licht; München 1998; S. 126-127

Liebe zur Geometrie

In dem Maße, wie die Sonne immer tiefer sinkt, gewinnt das ansonsten wenig auffallende Schneefeld immer mehr an Profil. Wo bisher nur die von einer Schafherde abgeernteten Pflanzenreste in Form von toten Halmen zu sehen waren, sieht man sie nunmehr immer deutlicher aus kleinen gleichmäßig gerundeten Hügeln herausragen.
Die Hügel sind dabei, in Abstimmung mit der sinkenden Sonne ihre Schatten deutlich zu verlängern. Blaue Schatten – denn wo das Sonnenlicht nicht hinkommt, dominiert das Himmelslicht. Diese Schatten nehmen immer mehr die Form von Kegelschnitten an. Aber auch die Halme verlängern sich mit feinen Schattenlinien. Und da sie in der überwiegenden Mehrzahl auch mit der Spitze im Schnee eintauchen und so mit der Schneeoberfläche als dritter Seite Dreiecke bilden, liefern sie auch einen eigenen Beitrag zur Geometrie auf dem Schneefeld.
Dass die Halme mit einem Schneeberg umgeben sind, verdanken sie dem Schneegestöber von vor zwei Tagen. Der Schnee verfing sich an den Halmen und rundete sich in der Folgezeit durch verschiedene Prozesse zu ziemlich gleichmäßig geformten Hügeln. Die Hügel, aus denen kein Halm hervorlugt, haben schlichtweg den Kürzeren gezogen und diesen vollkommen in sich eingeschlossen.

Stillleben mit zwei Kieselsteinen oder Strukturbildung am Strand

So still wie es auf dem Foto erscheint war es nicht, als ich bei Sonnenuntergang diese ästhetisch ansprechende und physikalisch interessante Aufnahme machte. Denn die Steine liegen am leicht geneigten Meeresufer im Einflussbereich der ein- und auslaufenden Meereswellen.
Indem sie dem fließenden Wasser einen Widerstand entgegensetzen, beeinflussen sie die Strömung und führen zu einer interessanten Struktur. Das von oben zurückströmende Wasser wird um die Steine herum gezwungen und dabei beschleunigt. Es geht also etwas turbulenter zu, dass Sand mitgerissen wird und eine Vertiefung entsteht. Hinter den Steinen vereinigen sich die Strömungen und werden wieder langsamer. Dadurch sedimentiert der mitgerissenes Sand.
Weil der Sand an diesem Strand aus einer Mischung aus leichten hellen und schweren schwarzen Körnern besteht, setzen sich als erste die schwarzen Körner ab und hinterlassen eine entsprechend eingefärbte Spur, die durch lokale Verwirbelungen beeinflusst wird.

Auch optisch ist die Situation interessant. Das von rechts einfallende rötliche Licht der tiefstehenden Sonne gibt dem an sich weiß-schwarzen Sand einen leichten roten Teint. Ähnlich ergeht es der der Sonne zugewandten Seite des rechten Steins. Alles was im Schatten liegt nimmt jedoch eine leicht blaue Färbung an. Bei den schwarzen Steinen ist dies sehr deutlich. Auch der Schatten, den sie werfen ist leicht bläulich. In diesen vom Sonnenlicht nicht beleuchteten Bereichen wird allein das blaue Himmelslicht reflektiert. Der Kontrast macht den Unterschied sehr deutlich.

Blau-rot-gestreifter Himmel

Die tieferliegenden dunklen Wolken, die vom Horizont kommend auf uns zu und dann über uns hinweg zogen machten für den Zeitraum von etwa zwanzig Minuten den Blick frei auf die ferneren und höheren Wolken, die voll im Rot des Sonnenuntergangs aufflammten. Das Foto zeigt einen Blick durch das Fenster vor meinem Schreibtisch. Ich finde die Intensität des Rots insofern erstaunlich, als mir nicht bekannt ist, dass aktuell irgendein Naturereignis (Vulkanausbruch, Sandsturm aus der Sahara u.ä.) dafür verantwortlich gemacht werden könnte. Aber eindrucksvoll war es trotzdem.

Dass die Sonne bei Auf- und Untergängen rot wird, ist grob gesagt die Kehrseite dessen, dass der Himmel blau ist. Die Rotfärbung kann durch größere Streupartikel (Staub, Tropfen u.ä.) intensiviert werden. Eine besondere „Vorstellung“ erlebt man, wenn – wie im vorliegenden Fall – das rote Sonnenlicht auf spektakuläre „Leinwände“ in Gestalt von Wolken projiziert wird.

Ein gefrorener Teich mit blauen Augen

H. Joachim Schlichting. Physik in unserer Zeit 50/6 (2019), S. 305

Ein harmloser Blick in einen zugefrorenen Teich bei Sonnenlicht wirft einige physikalische Fragen auf, die sich erst mit Hilfe von leicht zu übersehenden Indizien beantworten lassen.

Indem uns der Winter den festen Aggregatzustand des Wassers in unterschiedlichen Formen präsentiert, bietet er oft ungewohnte physikalische Situationen. Im oberen Foto sind gleich mehrere bemerkenswerte Phänomene zu beobachten. Man blickt durch die transparente Eisschicht auf den vom Sonnenlicht erhellten Grund eines Teiches. Dicht unter der Oberfläche zeigen sich einige Blasen, von denen die größte einen Durchmesser von etwa 3 cm hat. Weiterlesen →

Das Blaue vom Himmel…

Bahnsteige sind selten attraktiv. Aber manchmal kann man ihnen doch den einen oder anderen interessanten Aspekt abgewinnen. Im vorliegenden Foto scheint auf einer verrosteten Metallabdeckung irgendeines Kabelschachts o.Ä. über den man achtlos hinweggeht ein regelmäßiges Muster vor einem himmelblauen Hintergrund aufgeprägt zu sein. Schaut man genauer hin, so handelt es sich lediglich um eine Spiegelung in einer Wasserpfütze. Sie ist aus dem Blickwinkel der Aufnahme  immerhin so lichtintensiv, dass die durch jahrelanges Darübergehen eingebeulte und zurzeit der Aufnahme mit einer Schicht Regenwasser gefüllte verrostete Abdeckung kaum als solche zu erkennen ist. Aufgefallen ist mir das Phänomen, weil ich gedankenverloren plötzlich den Eindruck hatte, ein tiefes Loch vor mir zu haben und unwillkürlich meinen Schritt korrigierte, um nicht reinzufallen. Reingefallen bin ich trotzdem, weil ich mir das Blaue vom Himmel vorgaukeln bzw. mich durch eine Spiegelung in einer schnöden Wasserpfütze täuschen ließ.

Abstrakte Kunst auf dem Teich

Was hier wie ein modernes Kunstwerk daher kommt, ist eine ganz natürliche Situation. Sie zeigt die spiegelnde Reflexion eines aus quadratischen Elementen bestehenden Zauns, die sich wie Millimeterpapier auf das leicht gewellte Wasser eines Teichs legen. Die Wellen selbst sind als solche kaum zu erkennen; sie ergeben sich indirekt aus den deformierten Spiegelungen im Vergleich zum ungestörten Muster des Zauns. Weiterlesen →

Mehrfachabbildungen eines Falters

Dieses Foto bekam ich von Claudia Hinz geschickt. Es scheint auf den ersten Blick so etwas wie ein mehrfacher Schatten eines Falters zu sein, der auf nicht unmittelbar zu erkennende Flächen geworfen wird. Um damit etwas anfangen zu können, ist die Information wichtig, dass der Falter auf der Außenseite einer Doppelglasscheibe eines Flughafengebäudes fotografiert wurde. Weiterlesen →

Farben – real oder eingebildet?

Zunächst die Feststellung, dass ich meiner Erinnerung nach die Farben so gesehen habe, wie sie in diesem unbearbeiteten Bild erscheinen. Ich würde also sagen, wenn der Weißabgleich das Ziel verfolgt, die Sinneseindrücke des Auges möglichst getreu wiederzugeben, dann ist es hier gelungen.
Jemand anders, der das Gebäude ebenfalls gesehen hatte, glaubte sich jedoch zu erinnern, dass es makellos weiß gewesen sei und das Foto die Farben nicht korrekt wiedergebe. Weiterlesen →

Zwei Aggregatzustände in Weiß

Auf einem Flug über Spanien/Portugal. Seit mehr als einer Stunde nur Wolken. Darüber die gleißend helle Sonne. Die in einem satten Weiß reflektierenden Wolken sind auch nicht viel besser. Man muss schon eine Sonnenbrille aufsetzen, um dem überbordenden Ansturm des weißen Lichts problemlos standhalten zu können.
Dann plötzlich dieses Bild. Berge, die aus der offenbar niedrigen Wolkendecke herausragen (siehe unteres Foto). Und zu meiner großen Überraschung sind sie schneebedeckt. Die Sierra Nevada kann es nicht sein, denn wir befinden uns viel weiter westlich. Offenbar ist es einfach so kalt, dass der Schnee hier eine Zeit lang liegenbleibt. Weiterlesen →

Eine kleine extrasolide Modellerde

Ich besitze seit längerem eine fein polierte Steinkugel, die durch eine schöne Struktur besticht. Als sie kürzlich vor mir auf einem weißen Blatt Papier lag, war mir, als blickte ich auf eine unbekannte Erde, sozusagen aus dem Weltraum. Denn es zeigte sich, dass sie von einer zarten blauschimmernden Atmosphäre umgeben zu sein scheint. Dass man den Blauschimmer nur sieht, wenn man tangential auf den Rand der Kugel blickt, könnte man sich damit erklären, dass der Blick durch eine vergleichsweise lange Strecke der Atmosphäre geht, sodass sich die Lichtstreuprozesse bis zur deutlichen Sichtbarkeit aufsummieren. Weiterlesen →

Das Land mit den blauen Schatten

So sieht der Blick gemalt aus, den ich einige Tage* vor Augen haben werde, wenn ich nicht gerade am Strand bin, um mich u.a. an den unterirdischen Vorgängen von Ebbe und Flut zu erfreuen, die sich äußerst subtil akustisch wie visuell für diejenigen offenbaren, die nicht nur mit verstöpselten Ohren am Ufer entlang joggen. Weiterlesen →

Dahinten liegt Afrika…

Das letzte Kapitel, das ich geschrieben habe, hieß: Sonnenuntergänge. Wissen Sie, die Tatsache, daß die Tage enden, ist einfach genial. Ein geniales System. Erst Tage und dann Nächte. Und wieder Tage. Das hört sich banal an, hat aber etwas Geniales. Dort wo die Natur beschließt, sich selbst Grenzen zu setzen, entlädt sich eine Sensation. Sonnenuntergänge. Wochenlang habe ich sie erforscht. Es ist nicht so leicht, einen Sonnenuntergang zu erfassen. Er hat seine Zeiten, seine Ausmaße, seine Farben. Und da nicht ein Sonnenuntergang – nicht ein einziger, sage ich – dem anderen gleich ist, muß man als Wissenschaftler die jeweiligen Besonderheiten zu unterscheiden wissen und das Wesentliche herausarbeiten bis man in der Lage ist zu sagen, dieses ist ein Sonnenuntergang, der Sonnenuntergang schlechthin. Langweile ich Sie?“*

Die Farben eines Sonnenuntergangs sind die Kehrseite des Himmelsblaus. Da das Licht der Sonne beim Untergang einen sehr langen Weg durch die untersten und daher dichtesten Schichten der Atmosphäre zurücklegen muss, wird sehr viel Licht, vorwiegend kurzwelliges (violetes und blaues) Licht gestreut (Rayleighstreuung). Es bleibt also vorwiegend langwelliges (gelbes und rotes) Licht übrig.

*Alessandro Baricco. Oceano Mare – Das Märchen vom Wesen des Meeres. München 2001.

An der Wurzel des Regenbogens

Wo der Regenbogen auf die Erde trifft, soll bekanntlich ein Schatz zu finden sein. Ist er auch, aber anders als man denkt.
Als ich an einem sonnigen Tag am Springbrunnen saß, war mir als ob in den herunterfallenden, von der Sonne durchstrahlten Tropfen – kurz bevor sie auf die Wasseroberfläche des Teichs fielen – Farben aufleuchteten. Es war ein Eindruck, keine Gewissheit. Ich machte einige Fotos und konnte mich dann am Bildschirm davon überzeugen, dass der Eindruck nicht getrogen hatte. Ich sah zahlreiche bunte Lichtpfeile. Es waren die Spuren leuchtender Tropfen, die infolge der endlichen Belichtungszeit der Kamera etwas in die Länge gezogen wurden. Zunächst dachte ich, dass es sich um Fragmente des (normalen) Regenbogens handelte, die ich hier aufblitzen sah. Dann wurde mir aber klar, dass die Sonne bereits zu hoch stand, um noch im passenden Winkelbereich zu sein.
Woher kommen also diese Farben? Schaut man sich die Anordnung der Farben genauer an, so zeigt sich, dass sich nach oben hin eher die Blautöne zeigen, nach unten die Gelb- und Rottöne. Bei einem Regenbogen hätte es umgekehrt sein müssen. Bei diesem Gedanken wurde mir klar, dass dies nur für den normalen Regenbogen, den Regenbogen 1. Ordnung, gilt. Unter größerem Winkel ist noch der Regenbogen 2. Ordnung zu erwarten, der meist vergessen wird, weil er aufgrund einer zusätzlichen Reflexion in den Wassertropfen wesentlich lichtschwächer ausfällt und daher oft nicht zu sehen ist. Und außerdem ist bei diesem Bogen wegen der weiteren Reflexion die Farbreihenfolge umgekehrt: Blau außen, Rot innen. Mit anderen Worten, ich sah tatsächlich Fragmente des Regenbogens, allerdings des Bogens 2. Ordnung.
Zwar sind nicht die leuchtenden Tropfen direkt zu sehen, sondern nur ihre Lichtspuren, die sie während der endlichen Belichtungszeit auf dem Camerachip hinterlassen. Das macht die Sache nicht unbedingt unrealistischer. Denn auch unsere Augen sehen bewegte Vorgänge teilweise verschmiert. So nehmen wir Regentropfen meist als Fäden wahr, was wohl zu der Redensart geführt hat: „Es regnet Bindfäden“. Die in die Länge gezogenen leuchtenden Tropfen haben sogar einen Vorteil. Sie entfalten das punktuelle Farbphänomen zu einer größeren Sichtbarkeit. Ohne dies wär es auf dem Foto wohl kaum zu sehen gewesen.
Teilweise kann man sogar das ganze Farbspektrum sehen, das dem durchlaufenen Winkelbereich des Tropfens entspricht (siehe unten rechts).
Die pfeilartige Zuspitzung der Lichtspuren ist übrigens auf den Kameraverschluss zurückzuführen, der beim Schließen den Lichtstreifen gewissermaßen abschnürt.

Die ebenfalls zu sehenden Blasen befinden sich auf der Teichoberfläche. Sie werden durch größere Tropfen hervorgerufen, die beim Sturz ins Wasser einen Hohlraum hervorrufen, in dem durch das über ihm wieder zusammenlaufende Wasser, eine Luftportion eingeschlossen wird, die dann als Halbblase zur Oberfläche steigt. Normalerweise platzt eine Blase mit einer reinen Wasserhaut sofort wieder. Da das Teichwasser aber teilweise durch tensidartig wirkende Stoffe biologischen Ursprungs entspannt wird, ist ihnen eine gewisse Lebenszeit beschieden. Man kann auf der Halbblase zumindest schemenhaft die komplexe Spiegelung der ganzen Umgebung sehen.

Rätselfoto des Monat Juli 2018

Warum sind die Fenster im Wasser blau?

Wer sich über die Architektur des Hauses wundert, dem sei gesagt, dass die Aufnahme in Fairbanks/Alaska entstand. Weiterlesen →

Rätselfoto des Monats Juni 2018

Wie ensteht diese Struktur am Sandstrand? Weiterlesen →

Das Pantheon – Licht und Kuppel

Das Erstaunlichste an dem Gebäude ist sein Licht. Durch eine kreisrunde Öffnung von neun Meter Durchmesser, die den Scheitel der Kuppel bildet, fällt das ungebrochene, durch kein Glas getrübte Licht des römischen Himmels in den Raum. Die kaum wahrnehmbaren Wandlungen seiner Intensität, seine Milderung durch die Wolken, seine Trübung durch den Schirokko, sein Glanz in der Sonne, und sein geisterhaftes Leben im Mond, diese tausendfältige, lebenspendende Variation des Lichtes durchdringt den Innenraum mit so feiner Gewalt, daß es scheint, als hätten die grau kassettierten Steine ein besonderes beinahe körperlich spürbares leben. Das Pantheon als Ganzes ist eine überwältigende Leistung, aber die Tat des Genies ist die Öffnung in der Kuppel. Weiterlesen →

Rätselfoto des Monats April 2018

Was spielt sich hier ab? Weiterlesen →

Spiegelnde Fenster und die Farbe des Himmels

Wie man am geöffneten Fenster im oberen Bild rechts unten sieht, kommt so gut wie kein Licht aus dem Zimmer. Das ist eine gute Voraussetzung für perfektes Spiegeln. Denn auf diese Weise wird das Auge fast nur von dem reflektierten Licht der Scheibe getroffen. Auch wenn dies in der Intensität stark herabgesetzt ist, merkt man von der Transparenz des Fensters so gut wie nichts.
Es handelt sich um Doppelglasscheiben. Das ist an den Verzerrungen der gespiegelten Gegenstände in der Nähe der Scheibenränder zu sehen. Weiterhin verraten die Reflexe, dass die vordere Scheibe stärker reflektiert als die hintere, weil ansonsten gegeneinander verschobene Überlagerungen der etwa gleich starken Reflexe der beiden Scheiben zu sehen wären, wie es in der unteren Abbildung rechts an einem anderen Fenster mit starken Verzerrungen zu sehen ist.

Und noch etwas ist zu erkennen: Die oberen Scheiben, die nicht mehr vom Licht des gegenüberliegenden Gebäudes sondern vom Himmelslicht getroffen werden, unterscheiden sich im Blauton. Die linke Scheibe des linken Fensters, sowie die linke und mittlere Scheibe des rechten Fensters  zeigen einen leicht helleren Blauton als die übrigen Scheiben. Diese dunkleren Scheiben haben eines gemeinsam; sie stehen auf kipp und reflektieren daher Himmelslicht aus einem höheren Himmelsbereich.

Wie man im rechten unteren Foto sehen kann, sind die höheren Himmelregionen von einem dunkleren Blau geprägt. Darin macht sich bemerkbar, dass man zum Zenit hin durch eine dünnere Atmosphärenschicht hindurch in den schwarzen Weltraum blickt, als zum Horizont hin. In dieser Richtung ist der Weg des Sonnenlichts viel länger, sodass die Lichtstreuung wesentlich ausgeprägter ist und letztlich zu einer stärkeren Aufhellung des Himmels – der indirekten Beleuchtung des Welt- führt.

Morgendämmerung – die Erden-Sonne tritt zwischen ihre Goldberge

Gestern zeigte sich wieder einmal eine farbenprächtige Dämmerung hinter dem unregelmäßigen Gitter der noch winterlich nackten Pappeln. Außer grün sind fast alle Farben des Spektrums vorhanden. Da stört es dann kaum, wenn sie nicht nach Wellenlängen geordnet auftreten sondern sich aus den Rottönen und dem Himmelsblau mischen. Weiterlesen →

Doppelt verkehrte Welt

Ein Spiegelbild ist nicht materiell,
doch wirklich; man sieht es,
jeder kann es ansehen, greifen keiner.

Ulrike Draesner (*1962)

Es scheint als würde unter dem Pflaster ein Kirschbaum blühen. Schaut genau hin! Der im Wasser gespiegelt zu sehende Baum blüht jetzt im Winter in einem hellen Schneegewand. Der Frühling ist noch in weiter Ferne. Weiterlesen →

Wolkenbilderrätsel

Der blaue Himmel ist blau.
Damit ist alles gesagt
über den blauen Himmel.

Dagegen diese fliegenden Bilderrätsel  –
obwohl die Lösung immerfort wechselt,
kann sie ein jeder entziffern. Weiterlesen →

Der geritzte Himmel

Ein Flugzeug ritzte den blauen Himmel, messerschart, ein zwiespältiger, länger werdender Schnitt: Und in einiger Entfernung rollten sich die beiden zerschnittenen Hälften wie ein Plastikfolie auf. Ich wartete darauf, von der einen Hälfte eingewickelt zu werden.

Zum physikalisch-technischen Phänomen der Kondensstreifen gibt es mehr zu sagen und zu zeigen. Dazu siehe zum Beispiel hier und hier und hier und hier und hier und hier.

Reflexionen über Reflexionen in einer gewöhnlichen Wasserpfütze

Wasserflächen von weitem gesehen, nehmen die Farbe des Himmels an, weil das Himmelslicht in ihnen spiegelnd reflektiert wird. Ein (flacher) See ist deshalb blau, weil der Himmel blau ist. Und wenn der Himmel bedeckt und grau ist, kann der See nicht anders, als es ihm gleichzutun.  Auch die im linken Foto abgebildete Wasserpfütze gibt das Blau des Himmels und das Weiß der Wolken wieder. Nähert man sich jedoch der Pfütze, so verblasst die Farbe zunehmend. Steht man direkt davor (rechtes Foto oben), so wird die Pfütze unversehens transparent. Man sieht den darunter befindlichen Asphalt teilweise in noch kräftigeren Farben als ohne die Wasserschicht darüber. Die Ursache für diesen Wechsel ist darin zu sehen, dass der Anteil des reflektierten Lichts umso größer ist, je flacher man auf die Wasseroberfläche blickt (Einfalls- und Reflexionswinkel bezogen auf das Lot zur Wasseroberfläche sind groß) und minimal wird, wenn man senkrecht hineinschaut (Einfalls- und Reflexionswinkel sind Null).
Diese Eigenschaft beobachtet man nicht nur bei Wasser, sondern auch bei anderen reflektierenden Flächen, z.B. bei Fensterscheiben. Bei senkrechtem Lichteinfall reflektiert die Grenzfläche zwischen Glas und Luft nur 4%. Dieses hier nur qualitativ angesprochene Phänomen wird quantitativ beschreiben durch die sogenannten Fresnelschen Formeln.

Das Foto unten rechts wurde ebenfalls aus größerer Entfernung aufgenommen. Auch hier sehen wir das Himmelsblau und einige Wolken reflektiert. Allerdings unterscheidet es sich mit seinem blendend hellen Rand vom dunklen Rand im linken Foto. Weil ich mich beim unteren Foto so hingestellt hatte, dass das Sonnenlicht nahezu ins Objektiv der Kamera reflektiert wurde, genügten geringfügig abweichende Reflexionswinkel, wie sie die befeuchteten Splitteilchen darboten, dass das Sonnenlicht über diese kleinen geneigten Spiegel in die Kamera gelangten.
Es besteht somit eine enge Beziehung zum Phänomen des Schwerts der Sonne. Im linken Foto hingegen hatte ich die Sonne im Rücken, sodass die Winkelabweichungen von der Ebene nicht ausreichten, Sonnenlicht ins Objektiv zu reflektieren. Die diffuse Reflexion des Sonnenlicht ist dort in dem feuchten Randbereich geringer als in der trockenen Nachbarschaft, weil das einfallende Licht in der dünnen Wasserschicht einige Male hin-und herreflektiert und dabei stärker absorbiert wird als im trockenen Bereich. Dieses Phänomen kennt man von den kräftigen Farben und dem Glanz feuchter Steine.

Sonnenschein im Schneckenschleim

Lerne Schnecken zu beobachten.
Joseph Beuys

„So malt die Sonne ihr Bild auf alle Wesen, groß im Weltmeere, bunt in Tautropfen, klein auf die Menschen-Netzhaut, als Nebensonne in die Wolke, rot auf den Apfel, silbern auf den Strom, siebenfarbig in den fallenden Regen und schimmernd über den ganzen Mond und über ihre Welten“, sagt Jean Paul in seinem Hesperus. Er hätte noch die schönen Sonnenbildchen auf der gespannten Folie aus getrocknetem Schneckenschlein hinzufügen können, die eine Schnecke verschwenderisch über alle Unwegsamkeiten des pflanzlichen Bewuchses hinweg gespannt und anschließend sich selbst überlassen hat. Weiterlesen →

„Die Welt muss romantisiert werden“

Die graue Wolke steigt im Sonnenschein
So hellbesegelt wie ein Schiff im Blau,
Der trübe Dunst wird Licht im Sonnen Auge:
Der Sonne Malerblick weiß alles zu verschmelzen,
Aus Meer und Wolken zieht sie helle Strahlen,
In träger Nacht die Geisterwelt zu malen;
Ganz unbemerkt entfaltet sich das Schöne,
Unendlich ward ein Frühling allen Sinnen. Weiterlesen →

Zum Horizont hin wird es heller

Warum wird bei klarem Wetter die schöne Blaufärbung auf Seen und Bächen zum Horizont hin verwaschener? Dafür kann es verschiedene Gründe geben, die mit den unterschiedlichen Wechselwirkungen des Sonnenlichts mit dem Wasser zusammenhängen.
Doch zuvor ein paar Worte zur Lichtwahrnehmung vorweg. Der Mensch kann Licht in einem Wellenlängenbereich von etwa 350 Nanometern (violett) und 750 Nanometern (rot) sehen, die im Sonnenlicht in einer bestimmten Zusammensetzung enthalten sind. Solange man das Sonnenlicht weitgehend ungestört wahrnimmt, erscheint die Mischfarbe als weiß. Weiterlesen →

Verwirrende Spiegelungen an einer gläsernen Häuserfront

Ich musste schon zweimal (mindestens) hinsehen, um zu erkennen, was hier Sache ist. Eine Einkaufsstraße mit Geschäften aus Beton und Glas. Man hat sich daran gewöhnt. Aber manchmal fällt es schwer, seinen Augen zu trauen. Was man hier sieht, ist ein Gebäude mit einer Front aus Glasscheiben. Das hat man öfter. Auch dass dabei dann das gegenüberliegende Gebäude gespiegelt wird und sich die Glasfront auf diese Weise mit fremden Federn schmückt.
Im vorliegenden Fall ist es noch etwas subtiler. Die Glasfront ist sowohl mit senkrecht ausgerichteten als auch mit geneigten Glasscheiben versehen. Die Scheiben, die von der Vertikalen weggeneigt sind, spiegeln dem Reflexionsgesetz entsprechend dem unten in der Straße stehenden Betrachter das schräg von oben kommende Licht in die Augen. In diesem Fall stammt es vom blauen Himmel. Die Scheiben erscheinen blau. Und weil man ziemlich flach (also unter großem Einfalls- und Reflexionswinkel) auf die Scheiben blickt, dominiert das reflektierte Licht. Die Scheiben hingegen, die nicht geneigt sind, reflektieren das von der gegenüberliegenden Häuserfront kommende Licht.  Auf diese Weise werden dessen Fenster so naturgetreu reflektiert, als wären es die eigenen. Verräterisch ist allenfalls, dass die Fenster der Größe und Anordnung der reflektierenden Scheiben entsprechend ohne Rücksicht auf die tatsächlichen Begrenzungen ausgeschnitten werden und daher teilweise fragmentiert erscheinen. Eine Ausnahme bilden einige geneigte Scheiben auf der linken Seite, die noch vom Licht der oberen Fensterfront eines höheren Gebäudes getroffen werden.
Wenn man vor dem Gebäude entlang geht, merkt man auch an den Verschiebungen der Reflexionen, dass hier irgendetwas nicht stimmt. Dass die Reflexionen so lichtstark sind, ist darauf zurückzuführen, dass die reflektierte Fensterfront des gegenüberliegenden Gebäudes im Sonnenlicht liegt. Das kann man an den Reflexen der Sonne durch einige gegenüberliegende Fenster erkennen, die die unteren blauen Scheiben teilweise aufhellen.
Die Täuschungen waren so echt, dass ich vor dem Gebäude stehend nur durch gedankliche Einbeziehung der geometrischen und optischen Unstimmigkeiten die Illusion zu entlarven vermochte.

Ein Flur als Lichtleiter

In einem Flur der naturwissenschaftlichen Fakultät einer altehrwürdigen Universität schoss es mir plötzlich durch den Kopf, ich befände mich im Innern eines Lichtleiters. Der Teil des Gebäudes entpuppte sich als überdimensionales Modell eines durch die moderne physikalische Technik hervorgebrachten elektronischen Bauteils.
Das durch eine Tür eingekoppelte Licht wurde auf dem glatten Boden zur ebenfalls spiegelglatten Decke reflektiert und von dort wieder zurück auf den Boden. Aber da stand ich und wurde von dem Lichtstrom geblendet. Ich musste mich etwas außerhalb des hauptsächlichen Lichtstroms stellen, damit die Chips meiner Kamera nicht zu stark überbelichtet würden und dieses Foto gelingen konnte. Weiterlesen →

Wanderungen auf La Palma

Abhänge, Krümmungen, Bewegungen gleichsam, die man der völlig reglosen Erde eingezeichnet hätte; Felder, die sich senken, die aussehen, als flössen sie mit ihren Schollen, ihren Gräsern, ihren Wegen der fernen Niederung eines Flusses zu, der nicht zu sehen ist, dann, immer undeutlicher, hebet sich das, steigt wieder auf und unterbricht sich am Rand des Himmels, wie das Licht in der Wiege, in dem Becken des Tages getragen wird. Weiterlesen →

Rätselfoto des Monats Juli 2016

Wie kommt es zu den blauen Blasen?

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Polarisationsfarben einer Eisscholle

Wer in diesem Winter Gelegenheit hat, bei strahlendem Sonnenschein eine zugefrorene Pfütze anzutreffen, der zögere nicht eine Eisscholle herauszubrechen, eine Polaroidbrille aufzusetzen und durch die Eisscholle hindurch gegen den blauen Himmel (am besten senkrecht zur Sonnenstrahlrichtung) zu blicken. Erstaunt wird er insbesondere an den Stellen, an denen das Eis uneinheitlich gewachsen ist oder unter mechanischer Spannung steht, farbenprächtige Muster entdecken. Die Farben verdanken sich der Eigenschaft des Eises, doppelbrechend zu sein. Dadurch wird das hinduchtretende weiße Licht in Farben zerlegt.

Wer sich für eine etwas genauere Beschreibung der Farbentstehung interessiert, findet in einem früheren Beitrag eine kurze Erklärung.

Die blaue Stunde

Die Dämmerung ist eine Totalität. Sie hüllt tendenziell alles ein, und obgleich sie sich ausbreitet, ist sie ein Zustand des Ganzen: es dämmert. Als Totalität dämmrigen Lichts wäre sie aber im Bild nicht von einem trüben Tag zu unterscheiden. Sie bedarf deshalb zu ihrer Darstellung des Gegensatzes. Es ist das Licht, das die Dämmerung artikuliert, oder besser: Lichter. Denn Bilder vom Sonnenaufgang oder vom Sonnenuntergang sind keine Dämmerungsbilder. Sonnenaufgänge und Sonnenuntergänge sind Spiele des Lichts und haben als solche im Bild ihr angemessenes Medium, in dem sie zur Darstellung kommen. Farbspiele, Lichtsäume, Beleuchtungseffekte sind die Erzeugenden solcher Anblicke. Die Dämmerung, die sich auf dem Boden ausbreitet oder von den Rändern drohend herankriecht, vermag hier das Licht zu artikulieren, nicht umgekehrt. Dagegen mag  die Dämmerung ihre eigene Farbe haben, aber es ist dann die Farbe des Ganzen, die Grundtönung. Der Dichter Gottfried Benn nennt sie deshalb die blaue Stunde. Aber daß es Dämmerung ist, was im Bild erscheint, wird erst deutlich durch die einzelnen Lichter, die ihr widerstreiten oder die sich noch oder schon gegen sie zu behaupten vermögen – durch den Schein.*

Die Blaue Stunde entspringt aber nicht nur einer subjektive Empfindung. Dem Blau der Stunde liegt auch ein physikalisch erklärbares Phänomen zugrunde.

* Aus: Böhme, Gernot; Theorie des Bildes; Wilhelm Fink Verlag München, 2004