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11. Oktober 2010 |

Die Farben des Himmels

Das für uns sichtbare Licht umfasst den Wellenlängenbereich
zwischen 350 nm (violett) und 750 nm (rot). Da Licht
unterschiedlicher Wellenlänge verschieden gebrochen wird -
kurze Wellenlängen stärker als lange (chromatische Aberration)
- kann man Licht in seine Spektralfarben, von violett über
blau, grün, gelb, orange bis hin zu rot, zerlegen.
Diese sogenannte optische Dispersion erfolgt in der Atmosphäre,
indem das von der Sonne ausgehende "weiße" Licht an
Luftpartikeln gestreut, d.h. teils reflektiert und teils
gebrochen wird.
Bei längerem Weg durch die Atmosphäre, also bei tief stehender
Sonne (morgens und abends) wird das blaue Licht durch die
Stärke der Streuung weitgehend eliminiert, rote und gelbe
Lichtanteile dominieren. So entsteht das Morgen- bzw. Abendrot.
Anders ist dies bei kürzerem Lichtweg durch die Atmosphäre (um
die Mittagszeit).
Beim Tagesblau sind alle Farben des Lichts vorhanden, jedoch
erscheint der Himmel blau, da diese Farbe am stärksten gestreut
wird und so die gelben, grünen und roten Anteile überstrahlt.

Doch Morgenrot ist nicht gleich Abendrot und "rot ist nicht
gleich rot":
Da das Wetter, bedingt durch unsere Lage in den gemäßigten
Breiten, meist aus dem Westen kommt, kann die Farbe des
westlichen Himmels am Abend ein Vorbote für unser Wetter am
nächsten Tag sein.
Aufgrund dieser Beobachtung entstand die Bauernregel "Abendrot,
gut Wetterbot", die der Seemannsregel "Abendrot macht Seemann
tot" eigentlich widerspricht. Doch wie kommt es zu solch
unterschiedlichen Aussagen über die Abendröte?

Wenn der Himmel nur leicht rötlich gefärbt ist, deutet es auf
trockene Luft hin und somit ist die Wahrscheinlichkeit für
Niederschlag am nächsten Tag gering. Dagegen bedeutet ein
dunkles Rot hohe Luftfeuchtigkeit, welche Wolkenbildung und
Annäherung eines Niederschlaggebietes anzeigt. Somit treffen
beide Aussagen, je nach Nuance der Himmelsröte, zu.

Die Bauernregel "Morgenrot, schlecht Wetter droht" entstand,
weil die Rotfärbung auch in diesem Falle ein Hinweis für hohe
Luftfeuchtigkeit in der Atmosphäre ist und somit die
Niederschlagswahrscheinlichkeit steigt. Der Rotton entsteht, da
der blaue Anteil der Sonnenstrahlen durch den langen Lichtweg
herausgefiltert und der verbleibende rote von den Wolken
reflektiert wird.

Für das Farbenspiel des Himmels ist also die Tatsache
verantwortlich, dass der blaue Anteil des Sonnenlichts weitaus
stärker als der rote gestreut wird. Dies wird in der
sogenannten Rayleigh-Theorie beschrieben, die davon ausgeht,
dass die Wellenlänge der Strahlung im Vergleich zum Durchmesser
des streuenden Teilchens groß ist. Sie gilt also für
Luftmoleküle (Stickstoff, Sauerstoff, …)
Im Gegensatz dazu gilt die Mie-Theorie für Teilchen, deren
Dimension etwa der Wellenlänge des Lichtes entspricht. Dies ist
z.B. beim Regenbogen der Fall, denn Wolken- und
Niederschlagsteilchen sind weitaus größer als Luftmoleküle.
Um einen Regenbogen zu erblicken, muss der Beobachter die Sonne
im Rücken haben und auf den Regen schauen. Hierbei wird das
Licht an den fast kugelförmigen Tropfen der sonnenbeschienenen
Regenwand oder -wolke gebrochen und reflektiert, sodass es in
seine Spektralfarben zerlegt einen wunderschönen Anblick bietet.

Vanessa Wehner, Katja Werle
z. Zt. Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale

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