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Himmelsblau

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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

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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

Springbrunnen_FarbenWo 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 hätte ich die Farben wohl gar nicht wahrgenommen.
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

pantheon_img_5358Das 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 links an einem anderen Fenster mit starken Verzerrungen zu sehen ist. Weiterlesen

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

wolken_jetwinde019Der 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

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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).
himmel_in_pfuetze_1_rvDiese 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

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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“

sonnenstrahlen_img_0927Die 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

zum_horizont_hin_heller_rvWarum 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 Nanomentern (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

fensterillusion_dscf1870Ich 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

ein_flur_als_lichtleiter_rvIn 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

la_palma_caldera_rvAbhänge, 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

126_Blaue-blasen_Juli_2016Wie kommt es zu den blauen Blasen?

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Polarisationsfarben einer Eisscholle

PolarisationWer 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

Blaue Stunde CDie 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.

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

Rätselfoto des Monats März 2014

098_Polarisationsschatten

Warum ist das Wasser im Vordergrund so dunkel?

Erklärung des Rätselfotos vom Vormonat: Diesmal ist die Erklärung sehr einfach, weil keine subtilen Naturphänomene im Spiel sind. Die Bank war über Nacht umgekippt und wurde so durch den fallenden Schnee abgebildet.

Abendrot

MorgendämmerungGlühendes Rot schenkt dem Tag eine Stunde
ehe die Nacht alles Helle Fichte verschlingt.
Schon dreht das Mausohr im Fahllicht die Runde,
während die Amsel ihr Schlafliedchen singt.

Farben der Glut scheint der Himmel zu malen,
Feuer greift tief in das dunkelnde Blau.
Fort ist die Sonne, die pinselnden Strahlen
klimmen den Sehkreis zur Spätabendschau.

Waldkäuze rüsten ihr weiches Gefieder,
Kirchtürme schwärzen zum Scherenschnitt ein.
Dieser Moment, ein Libretto für Lieder,
könnte nicht schöner, nicht mystischer sein.

Baumgartner, Ingo

Die Gradation des Himmelsblaus

Auf deHimmelsblauan ersten Blick sieht der Himmel über Greetsiel strukturlos blau aus. Schaut man genauer hin, so entdeckt man vielleicht ein oft übersehenes Phänomen. Je weiter man sich dem Horizont nähert, desto heller wird es. Direkt über einem im Zenit ist der Himmel dunkelblau. Das Phänomen rührt daher, dass man nach oben blickend nur einige Kilometer Atmosphäre (Troposphäre) durch die hindurch man in das dunkle Weltall blickt. In dieser relativ dünnen Luftschicht sind vor allem die Violett und Blauanteile des Sonnenlichts gestreut worden (Rayleigh-Streuung). Demgegenüber blickt man zum Horizont hin durch ein Vielfaches an Atmosphäre. Das weit gereiste blaue Streulicht wird daher mit großer Wahrscheinlichkeit mehrere Male gestreut. Dabei verliert es immer mehr an Licht mit kürzeren Wellenlängen. Vor allem die Intensität des blauen und schließlich auch des grünen und gelben Lichts nimmt immer mehr ab, so dass schließlich der relative Anteil an rotem und gelbem Licht größer wird. Weiterlesen

Welche Farbe hat der Schnee?

Farbe_Schnee„Schau mal, Galja! Warum schwimmt dort blauer Schnee?…Schau mal, Galja! Blauer Schnee! Blauer!…!
Die Kinder gerieten in Erregung und liefen feudig: „Blauer Schnee!! Blauer…Blauer Schnee schwimmt!..l.! Weiterlesen

Sonnenaufgang in einem Opal

AlpenglühenSchlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft 41/8 (2010), S. 32 – 33

Kombiniert mit einer Blaufärbung der Gebäude ist das Phänomen des »Alpenglühens« auch beim Sonnenaufgang über Johannesburg zu bewundern.

… nicht aus einem Zimmer voll Luft,
sondern erst aus der ganzen Höhe der Luftsäule
kann das Ätherblau eines Himmels geschaffen werden
Jean Paul (1763–1825) Weiterlesen

Rote Sonne, blaue Berge

ClipSchlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 36/6, 291 (2005).

Wenn wir bei Sonnenauf- oder Sonnenuntergang zum östlichen oder westlichen Horizont blicken, weichen die gewohnten Blautöne des Himmels vor den Rottönen zurück. Betrachten wir entfernte Berge, so erscheinenClip_2 sie uns hingegen blau. Was ist hierfür die Ursache?

Das Himmelsblau entsteht bekanntlich durch die Streuung von weißem Sonnenlicht an den in ihrer Dichte schwankenden Luftmolekülen. Den Durchbruch zur korrekten physikalischen Erklärung gelang Lord Rayleigh im Jahre 1871. Demnach wird der kurzwellige Anteil des weißen Sonnenlichts stärker gestreut als das langwellige mit der Konsequenz, dass uns aus allen anderen Himmelsrichtungen als der der Sonne himmelsblaues Licht erreicht. Violettes Licht ist zwar noch kurzwelliger. Aber da außerdem mit abnehmender Intensität auch andere Farben gestreut werden, Violett nur einen vergleichsweise kleinen Ausschnitt im Sonnenspektrum ausmacht und das menschliche Auge für Blau empfindlicher ist als für Violett, erscheint uns der Himmel blau. Dabei ist die Tatsache, dass aufgrund dieses Streuvorgangs die Atmosphäre wie eine hemisphärenumspannende indirekte Beleuchtung wirkt, für das Leben auf der Erde vermutlich sehr wichtig. Anders als auf dem Mond beispielsweise ist es auf der Erde auch im Sonnenschatten hell, weil dieser Bereich vom Himmelslicht beleuchtet wird. Ohne Himmelslicht wäre es im Schatten stockdunkel. Das Himmelsblau sorgt auch dafür, dass Schatten auf weißen Untergründen blau sind, obwohl man das meist nicht wahrnimmt.# Das direkte Sonnenlicht müsste uns daher im kurzwelligen Bereich stärker „ausgedünnt“ und damit rötlicher erscheinen. Bei hoch stehender Sonne merken wir jedoch davon nichts. Erst wenn sie sich dem Horizont nähert, muss die Strahlung einen sehr langen Weg durch dichte Atmosphärenschichten zurücklegen, bevor sie das Auge des Beobachters erreicht. Dann hat sie so viel an kurzwelligem Licht verloren, dass die Gelb- und Rottöne dominieren. Das Ergebnis sind eindrucksvolle Illuminationen der Wolken im Morgen- und Abendrot (Abbildung oben).
Einen nahezu entgegen gesetzten Effekt kann man am Tage beim Beobachten entfernter Berge wahrnehmen: Je nach Entfernung erscheinen Sie uns in abgestufter Blaufärbung (Abbildung unten). Adalbert Stifter hat dies zu den Worten bewegt: „Und ferne war ein gar so sanftes, fast sehnsuchtreiches Blau der Berge.“ Hier könnte man sich die Frage stellen, warum nicht auch entfernte Berge einen schwachen Rotschimmer annehmen, schließlich unterliegt auch das von ihnen kommende Licht der Rayleigh-Streuung. Der Grund ist: Zwischen den Bergen und dem Beobachter entsteht wie überall in der Luft Himmelsblau. Da der Blick zu entfernten Bergen durch eine relativ große Luftschicht geht, wird die Blaufärbung vor dem relativ dunklen Hintergrund der Berge sichtbar.
Demgegenüber wird das von den Bergen ausgehende Licht vergleichsweise geringer Intensität mit zunehmender Entfernung immer schwächer. Beim Blick in die tief stehende Sonne sieht man hingegen das direkte Licht, das übrig bleibt von dem, was in andere Richtungen gestreut wird. Das sind vor allem langwellige Anteile.
Das von den Bergen kommende Licht wird mit wachsender Entfernung zunehmend gestreut. Müsste demnach die Blauintensität mit zunehmender Entfernung nicht zu statt abnehmen? Man beobachtet jedenfalls das Gegenteil. Entfernte Berge erscheinen in zunehmend verblassenden Blautönen hintereinander gestaffelt, bis sie sich im Dunst zu verlieren scheinen.
Darin kommt zum Ausdruck, dass man bei horizontaler Richtung (anders als bei vertikaler) durch Luftschichten blickt, die stark durch Aerosole, Wasserteilchen und anderes „verunreinigt“ sind. Da diese Teilchen wesentlich größer als die Luftmoleküle sind, überwiegt die Mie-Streuung gegenüber der Rayleigh-Streuung. Mie-Streuung ist aber weitgehend unabhängig von der Wellenlänge des Lichtes, daher entsteht vorwiegend weißes Streulicht, welches das Blaue der Luft verwässert. Bei sehr großen Entfernungen kommt außerdem die Streuung des gestreuten Lichts hinzu (Mehrfachstreuung), durch die auch langwellige Anteile hinzugemischt werden. Die Mehrfachstreuung ist auch ein wesentlicher Grund dafür, dass der Himmel beim Blick zum Horizont ein helleres Blau aufweist als beim Blick nach oben.
Dieses Phänomen hat übrigens schon Leonardo da Vinci beobachtet und als Farbperspektive bezeichnet. In der Malerei wird räumliche Tiefe auch durch abnehmende Blauintensität dargestellt.

PDF: Rote Sonne, blaue Berge