Meteorologie und Klimaphysik (8) Atmosphärische Optik

Meteo 83 Feuerwerke am Himmel Bildquelle: Antti Kemppainen

Meteo 84 Die Farben des Himmels Das gleiche Licht, aber so unterschiedliche Farben. Bild: UF.

Meteo 85 Die Farben des Himmels (US) National Optical Astronomy Observatory Das weiße Licht der Sonne ist tatsächlich ein Mischung der Spektralfarben. Für viele Farbphänomene ist verantwortlich, dass unterschiedliche Farben von der Atmosphäre unterschiedlich „behandelt“ werden.

Meteo 86 Die Farben des Himmels Wenn Sonnenlicht auf die Atmosphäre trifft, wird ein Teil des Lichtes gestreut. Kleine Teilchen, wie die Luft-Moleküle, streuen das Licht in alle Richtungen, und zwar umso stärker, je kleiner die Wellenlänge des Lichtes ist (proportional λ–4) – blaues Licht ungefähr fünfmal so stark wie rotes. Wegen dieser Rayleigh-Streuung ist der Himmel blau. Wenn wir zum Himmel blicken, sehen wir haupt-sächlich blaues Licht, das zufällig in unsere Richtung gestreut wird. Bei größeren Partikeln, wie Dunst oder Wolkentröpfchen, kommt es zur Mie-Streuung, hier wird das blaue Licht wenig bis gar nicht bevorzugt – die Farbe ändert sich also nicht, aber nach vorne wird mehr gestreut als zurück.

Meteo 87 Die Farben des Himmels Da ein Teil des blauen Lichtes durch Streuung fehlt, wirkt die Sonne gelb. Bei Sonnenaufgang und –untergang müssen die Sonnenstrahlen einen sehr weiten Weg durch die Atmosphäre zurücklegen, dabei wird ein Großteil des blauen Lichtes „weggestreut“, das orange und rote Licht bleibt übrig. Durch Mie-Streuung am Dunst der Atmosphäre ist auch die Umgebung der Sonne rot oder orange (Bilder: UF).

Meteo 88 Die Farben des Himmels Besonders gut wird Licht auch nach großen Vulkanausbrüchen von Asche und Schwefelsäure-Tröpfchen in der Stratosphäre gestreut, wie hier nach dem Ausbruch des Pinatubo (Bilder: Bob Harrington).

Meteo 89 Die Farben des Mondes Das funktioniert natürlich auch bei Mondauf- und -untergängen, hier kann man auch gefahrloser den Himmelskörper selbst beobachten. Unmittelbar nach dem Aufgang ist der Mond rot (Bilder: Bill Arnet).

Meteo 90 Die Farben der Wolken Werden Wolken beim Sonnenuntergang von unten beleuchtet, dann reflektieren sie das orange oder rote Licht der tief stehenden Sonne. Besonders gut funktioniert das bei Föhn-Wolken (Bilder: UF)

Verformte Himmelskörper Meteo 91 Verformte Himmelskörper Les Cowley Je näher die Sonne am Horizont steht, desto wichtiger wird auch die Lichtbrechung. Für den unteren Rand ist sie deutlich größer als für den oberen. Dadurch erscheint er höher und die Sonne wirkt abgeflacht.

Verformte Himmelskörper Meteo 92 Verformte Himmelskörper Besonders deutlich sieht man das bei einem Monduntergang von der Internationalen Raumstation, da hier der Lichtweg durch die Atmosphäre doppelt so lang ist (Bilder: Don Pettit, Montage: Les Cowley).

Verformte Himmelskörper Meteo 93 Verformte Himmelskörper Luftschichten mit unterschiedlicher Dichte können dann dazu führen, dass das Bild der Sonne bizarr verformt wird (Bilder: Mila Zinkova).

Meteo 94 Doppel-Sonne Befindet sich eine warme Luftschicht über dem Meer, so kommt es zu einer „Luft-spiegelung“ (so wie bei der Fata Morgana in der Wüste – das vermeintliche Wasser ist tatsächlich das Blau des Himmels). In so einem Fall kann man gleichzeitig zwei Bilder der Sonne sehen – auch bekannt als „Ω-Sonnenuntergang“ bzw. (nach Jules Verne) als „Etruskische Vase“ (Bild: Michael Myers, Skizze: Les Cowley). Web-Tipp: http://www.atoptics.co.uk/

Meteo 95 Doppel-Sonne Beim Sonnenuntergang bewegen sich die beiden Bilder der Sonne aufeinander zu (Bilder: Michael Myers).

Doppel-Sonnenfinsternis Meteo 96 Doppel-Sonnenfinsternis Dass das untere Bild tatsächlich auf dem Kopf steht, erkennt man an diesem Aufgang einer partiell ver-finsterten Sonne (Bilder: Michael Gill, Skizze: Les Cowley).

Meteo 97 Das grüne Leuchten Da die Lichtbrechung für grünes Licht stärker ist als für rotes und gelbes, sieht man nach dem Verschwinden der Sonne manchmal für einen Augenblick einen „Grünen Strahl“ (Bilder: Florian Schaaf).

Meteo 98 Das grüne Leuchten Dieses „Grüne Leuchten“ („Rayon Vert“, „Green Flash“) ist notorisch schwer zu photographieren, aber ein unvergesslicher Anblick (Bild: Florian Schaaf).

Meteo 99 Das grüne Leuchten Danilo Pivato

Blaues und Violettes Leuchten Meteo 100 Blaues und Violettes Leuchten Noch seltener als das „Grüne Leuchten“ sieht man seine blauen und violetten Varianten (Quelle: R. Wagner). Blaues und violettes Licht wird zwar stärker gebrochen, aber auch viel stärker gestreut.