Ein bestimmtes Wetterphänomen kann man eigentlich das ganze Jahr immer wieder mal beobachten, aber besonders in der Vorweihnachtszeit bekommt dieses Phänomen eine ganz besondereBedeutung: Das „Christkind backt Plätzchen“…
Aber wie kommt es zu dieser wunderbaren Lichterscheinung in der Dämmerung? Und warum erscheint uns der Himmel blau?
Tagsüber wundern wir uns nicht darüber, dass der Himmel uns aus allen Richtungen hell erscheint, auch aus den Richtungen wo kein direktes Sonnenlicht in unser Auge fällt.Selbstverständlich ist das allerdings nicht, denn wie man es aus Fotos aus dem Weltraum kennt, ist es über dem Mond auch tagsüber schwarz wie die Nacht.
Der Unterschied zwischen unserem Planeten und dem Mond liegt darin, dass die Erde aus von einer Atmosphäre aus Gasteilchen umgeben ist. An diesen Gasteilchen (oder Molekülen)wird das Sonnenlicht auf dem Weg zum Betrachter in alle Richtungen gestreut, also abgelenkt. So gelangt es auch auf Umwege in unser Auge.
Diese Lichtstreuung ist vor allem dafür verantwortlich, dass der Himmel tagsüber blau ist. Das Licht, das von der Sonne aus wellenförmig auf die erde fällt, nehmenwir als weiße Strahlung wahr. Es besteht aber eigentlich aus vielen verschiedenen Farben (Spektralfarben), die z.B. im Regenbogen sichtbar werden. Die Farbunterschiede werden durch die verschiedenen Wellenlängender Lichtstrahlen hervorgerufen. Blaues Licht hat eine viel kürzere Wellenlänge von etwa 450 Nanometer als rotes von 650 Nanometer. Der englische Physiker Lord Rayleigh erkannte als erster, dass die Streuung an denGasteilchen wellenlängenabhängig ist: blaues Licht wird 16 mal stärker gestreut als rotes. Da das gesamte vom Himmel kommende Licht diffuses (gestreutes) Licht ist und das Blaue viel stärker als alle anderen Farben gestreut wird, sehen wir den Himmel blau.
Dass der Tag nicht immer in seinem schönstem Blau erstrahlt, sondern oft getrübt und grau ist, liegt daran, dass sich in der Atmosphäre neben den sehr klaren Luft- undWasserdampfmolekülen auch größere Teilchen wie Staubpartikel und Wolkentröpfchen befinden. Die Streuung an diesen Teilchen ist, je nach Partikel- oder Tröpfchengröße, kaum oder gar nichtwellenlängenabhängig, d.h. ankommendes weißes Licht wird in alle Richtungen als weißes Licht gestreut. Deshalb sind Wolken meistens weiß. Dass wir immer wieder romantische rot gefärbte Sonnenuntergänge(wie den im Bild) erleben dürfen, haben wir auch der Rayleigh-Streuung zu verdanken. Wenn die Sonne am Horizont unter geht, muss jeder einzelne Sonnenstrahl einen deutlich längeren Weg durch die Atmosphäre zurücklegen als tagsüber. Von dem von der Sonne ausgestrahltem Licht wird das kurzwellige Licht, also vor allem der Blau- und Grünanteil, so stark weggestreut, dass im Strahl, der den Betrachter am Boden erreicht, nurnoch die Orange- und Rottöne übrig bleiben.
Wenn das „Christkind mal wieder Plätzchen backt“, erscheint nicht nur die Sonne und der Horizont, sondern der ganze Abendhimmel in leuchtenden Rottönen. Das istdann der Fall, wenn die Atmosphäre viel Staub enthält oder sehr feucht ist. Das rote Licht von der Sonne wird an den vielen größeren Wasserdampf- und Staubpartikeln gestreut und lässt den ganzen Himmel erstrahlen.
Und manchmal kann man nach Sonnenuntergang manchmal einen tiefblauen Himmel beobachten. Grund für diese „blaue Stunde“ (sobezeichnet man das tiefblaue Leuchten des Himmels in der Dämmerung) ist der Effekt der Absorption (Aufnahme) von Licht durch Ozon. Werden Ozonteilchen mit Licht bestrahlt, dann absorbieren sie den Orange- und Rotanteildes Lichts, das blaue Licht lassen sie ungehindert durch. Die Ozonschicht, die sich in etwa 20 bis 30 km Höhe (Stratosphäre) in der Atmosphäre befindet, wirkt also als Farbfilter . Bei Sonnenuntergang ist derWeg für das Licht durch die Ozonschicht lang genug, so dass die Absorption durch Ozon ausreicht, um den Himmel blau einzufärben.
WSM