von Michael Vogel
Auf Kinderbildern ist der Himmel blau, die Sonne gelb und der Regenbogen bunt. Meist sind die Farben am Himmel eine Selbstverständlichkeit, der wir uns im Alltag nur noch selten bewusst werden. Und doch sind sie etwas Besonderes. Denn sie existieren nur, weil in 150 Millionen Kilometer Entfernung unsere Sonne leuchtet.
Sie schickt uns ihr Licht, bestehend aus zahllosen Teilchen, den Photonen. Wenn es die Erde erreicht, hat es bereits eine lange Reise hinter sich – eine Reise, die tief im Innern unseres Sterns ihren Anfang nahm. Denn dort bei einer Temperatur von 15 Millionen Grad Celsius und einem Druck, der 200 Milliarden Mal so hoch ist wie an der Erdoberfläche, verschmelzen permanent Wasserstoff- zu Heliumatomkernen. Dabei entstehen sehr energiereiche Photonen, die viel mehr Energie haben als selbst die Röntgenstrahlung beim Arzt.
Da der Raum zwischen Sonne und Erde praktisch leer ist, rasen die Photonen mit Lichtgeschwindigkeit durch das All. So legen sie die Strecke von durchschnittlich 150 Millionen Kilometern in nur etwa acht Minuten zurück – und tauchen unsere Welt in Licht und Farbe.
Zerstreute Farben
Da ist zum Beispiel das Himmelsblau. Steht die Sonne hoch am wolkenlosen Himmel, erscheint sie uns weiß bis weißgelb. Dieses Weiß entsteht durch die Überlagerung von Sonnenstrahlen verschiedener Farben, die das gesamte Spektrum von Rot und Orange über Gelb und Grün bis Blau abdecken. Sichtbar machen lassen sich diese Farbanteile, wenn zum Beispiel Sonnenlicht durch ein Prisma fällt.
In der Erdatmosphäre trifft dieses Licht auf die Teilchen der Luft, die es immer wieder leicht ablenken, also streuen. Dabei streuen die Teilchen den blauen Anteil des Sonnenlichts jedoch am stärksten, sodass selbst noch blaues Licht von der Sonne zu uns gelangt, das sich ursprünglich gar nicht in unsere Richtung ausgebreitet hat. In Summe sehen wir also anteilig sehr viel mehr blaues Sonnenlicht als Licht anderer Farben, weshalb uns der Himmel insgesamt blau erscheint.
Ist jedoch viel Staub oder Dunst in der Luft, klappt das nicht mehr so schön. Dann weicht das Himmelsblau einem Weiß. Denn nun dominieren bei der Streuung des Sonnenlichts die Staubpartikel und Wassermoleküle, die viel größer sind als die Teilchen der „reinen“ Luft. Aufgrund ihrer Größe streuen sie das Sonnenlicht völlig anders, nämlich alle Farbanteile gleich stark. Wie im Fall der Sonnenscheibe erscheint uns der Himmel daher in der Mischfarbe Weiß.
Auch bei sehr tief stehender Sonne verändert sich die Farbe des Himmels. In dieser Situation, also morgens oder abends, muss das Sonnenlicht aus geometrischen Gründen einen sehr viel längeren Weg durch die Atmosphäre zurücklegen als mittags. Der blaue Sonnenlichtanteil, der ja an sich dank der Streuung selbst noch über viele Umwege zu uns gelangt, ist nun benachteiligt. Denn aus dem Himmelsareal unterhalb der Sonnenscheibe, das weitgehend unterm Horizont liegt, erreicht uns kein Licht mehr. Insgesamt ist der Bereich, aus dem wir gestreutes blaues Licht bekommen, viel kleiner als mittags. Daher gewinnen die gelb-roten, viel weniger gestreuten Farbanteile des Sonnenlichts die Oberhand, die eher auf direktem Wege zu uns gelangen.
