Bei klarem Wetter erscheint der Himmel meist in einem kräftigen Blau, das manchmal tief und satt, manchmal aber auch eher blass und milchig wirkt. Neben der bekannten Streuung des Sonnenlichts spielt dabei auch der Wasserdampfgehalt der Atmosphäre eine wichtige Rolle.
Das Licht der Sonne wirkt für uns weiß, setzt sich jedoch aus vielen verschiedenen Farben zusammen. Diese unterscheiden sich in ihrer Wellenlänge – von langwelligem rotem Licht bis hin zu kurzwelligem blauem und violettem Licht. Auf dem Weg zur Erdoberfläche trifft dieses Licht auf Moleküle und kleinste Partikel in der Luft. Dabei kommt es zur sogenannten Rayleigh-Streuung, bei der kurzwelliges Licht deutlich stärker gestreut wird als langwelliges.
Das bedeutet, dass sich vor allem der blaue Anteil des Sonnenlichts in alle Richtungen verteilt und so aus dem gesamten Himmel zu unserem Auge gelangt. Dadurch erscheint uns das Himmelsgewölbe in seiner typischen blauen Farbe. Violettes Licht wird zwar noch stärker gestreut, spielt für unsere Wahrnehmung jedoch eine geringere Rolle, da unsere Augen empfindlicher auf Blau reagieren und zudem ein Teil des violetten Lichts bereits in der oberen Atmosphäre absorbiert wird.
Wie intensiv das Blau wahrgenommen wird, hängt jedoch stark von der Zusammensetzung der Luft ab. Ist die Atmosphäre sehr trocken und enthält nur wenige zusätzliche Partikel, dominiert die Rayleigh-Streuung. In solchen Fällen erscheint der Himmel besonders tiefblau und klar, wie es häufig nach dem Durchzug einer Kaltfront oder in höheren Lagen der Fall ist.
Mit zunehmendem Wasserdampfgehalt verändert sich dieses Bild. Wasserdampf ist unsichtbar, geht jedoch oft mit winzigen Wassertröpfchen einher. Diese sind allerdings größer als Moleküle. Größeren Teilchen streuen das Licht anders als Luftmoleküle, ein Effekt, der als Mie-Streuung bezeichnet wird. Dabei werden alle Farben des Lichts ähnlich stark gestreut, wodurch sich das Himmelsblau „aufhellt“ und zunehmend milchig oder weißlich erscheint. Der Himmel wirkt dann weniger kontrastreich und eher blassblau.
Ein hoher Feuchtegehalt in der Luft führt daher häufig zu einem helleren, diffus wirkenden Himmel, während trockene Luft ein kräftigeres, dunkleres Blau begünstigt. Dieser Zusammenhang lässt sich im Alltag gut beobachten. Nach einem regnerischen Tag mit klarer, trockener Luft zeigt sich der Himmel oft besonders intensiv blau, während er vor einem Wetterumschwung oder bei schwüler Luft eher fahl erscheint.
Die Farbe des Himmels liefert somit nicht nur ein ästhetisches Bild, sondern gibt auch Aufschluss über den Zustand unserer Atmosphäre. Ein genauer Blick nach oben kann also durchaus etwas über die aktuelle Luftfeuchtigkeit verraten.