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Kurz gesagt: Sonnenlicht enthält alle Farben. Die Moleküle der Luft streuen kurzwelliges blaues Licht deutlich stärker als langwelliges rotes. Dieses gestreute Blau kommt aus allen Richtungen des Himmels ins Auge – deshalb erscheint er blau.
Der Effekt heißt Rayleigh-Streuung und nimmt mit der vierten Potenz der Frequenz zu. Deshalb ist der Unterschied so drastisch.
Wie es funktioniert
Weißes Sonnenlicht setzt sich aus allen Wellenlängen zusammen. Trifft es auf Stickstoff- und Sauerstoffmoleküle, werden diese kurz zum Schwingen angeregt und strahlen das Licht in alle Richtungen wieder ab.
Wie stark das passiert, hängt stark von der Wellenlänge ab: Blaues Licht wird etwa zehnmal stärker gestreut als rotes.
Das Rot durchquert die Atmosphäre also weitgehend ungehindert, während das Blau im ganzen Himmel verteilt wird – und von dort ins Auge fällt.
Warum nicht violett
Violett hat eine noch kürzere Wellenlänge und würde noch stärker gestreut. Zwei Gründe sprechen dagegen:
Die Sonne strahlt im violetten Bereich weniger stark, und das menschliche Auge ist für Violett deutlich unempfindlicher als für Blau. Zudem wird ein Teil des Violetts in der oberen Atmosphäre absorbiert.
Was übrig bleibt, nehmen wir als Blau wahr.
Warum Sonnenuntergänge rot sind
Steht die Sonne tief, legt ihr Licht einen viel längeren Weg durch die Atmosphäre zurück.
Auf dieser Strecke wird das Blau so vollständig weggestreut, dass es das Auge nicht mehr erreicht. Übrig bleiben die langwelligen Anteile – Orange und Rot.
Staub, Rauch oder Vulkanasche verstärken den Effekt, weil sie zusätzlich streuen. Deshalb sind Sonnenuntergänge nach Waldbränden oder Vulkanausbrüchen besonders intensiv.
Warum Wolken weiß sind
Wassertröpfchen in Wolken sind viel größer als Luftmoleküle. Sie streuen alle Wellenlängen gleich stark – das Ergebnis ist Weiß.
Dicke Wolken erscheinen grau, weil weniger Licht hindurchkommt, nicht weil sich die Farbe ändert.
Warum der Himmel im All schwarz ist
Ohne Atmosphäre gibt es nichts, was das Sonnenlicht streuen könnte. Astronauten sehen deshalb die Sonne vor schwarzem Himmel – und gleichzeitig Sterne.
Aus demselben Grund ist der Himmel auf dem Mars rötlich: Dort streut vor allem feiner Staub.
Häufige Fragen
Wer hat das erklärt?
Lord Rayleigh im 19. Jahrhundert; nach ihm ist die Streuung benannt.
Warum ist der Himmel manchmal weißlich?
Bei hoher Luftfeuchtigkeit oder Dunst streuen größere Teilchen alle Farben – der Himmel wird milchig.
Warum ist das Meer blau?
Zum Teil spiegelt es den Himmel, zum Teil absorbiert Wasser selbst rotes Licht stärker als blaues.
Warum ist der Himmel am Horizont heller?
Weil das Licht dort einen längeren Weg durch die Atmosphäre nimmt und mehrfach gestreut wird.
Quellen
Das passt dazu
Drei Artikel, die dieselbe Frage von einer anderen Seite angehen:
- Was ergibt die Mischung von Blau und Lila?
- Raben krähen laut: Was bedeutet das?
- Orangeblau: Was ist das?
Geschrieben von Bella, Redaktion frageecke.de — sie schreibt hier über Alltagsfragen und ihre Antworten.
