Wie entsteht eine Himmelsfärbung?
Die Farben entstehen auf dem langen Weg von der Sonne zur Erde. Das Sonnenlicht, das auf die Erdoberfläche gelangt, muss eine Lufthülle durchqueren. Bei dieser Durchquerung wird rein weißes Licht zu blauem Licht – und, wenn sich keine frechen Wolken dazwischenklemmen, für unser Auge zu einem blauen Himmel.
Wenn das ursprünglich weiße Licht der Sonne auf ein Luftteilchen trifft, dann wird es vom blauen Anteil in der Lichtstrahlung angeregt. Das Luftteilchen selbst strahlt nun diesen Blauanteil nach allen Seiten ab. Der Rest, das Licht mit größerer Wellenlänge, das uns Rot, Gelb und Grün erscheint, wird vom Luftteilchen bei weitem weniger aufgenommen. Es dringt nahezu ungehindert durch und erscheint uns als gelbliches Licht auf die Erde.
Die Farbe des Himmels entsteht also durch die Streuung des Sonnenlichts an den Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen der Atmosphäre. Blaues Licht hat eine kleinere Wellenlänge (etwa 420-490 nm) als rotes Licht (etwa 650-750 nm). Der Streuprozess ist damit für das blaue Licht effektiver als für das rote. Wenn das Sonnenlicht die vier Kilometer dicke Lufthülle der Erde durchdrungen hat, hat es sozusagen seinen gesamten Blauanteil über den Himmel verteilt.
Das ist auch der Grund dafür, weshalb sich der Himmel bei Sonnenaufgang und Sonnenuntergang rot färbt: Das Licht hat bei tief stehender Sonne einen weiteren Weg durch dichtere Gebiete der Atmosphäre zurückzulegen, die Stunden der Farbe Rot sind gekommen.
Die Frage nach der Farbe des Himmels hat übrigens eine lange Tradition: Über viele Jahrhunderte hinweg versuchten Künstler, Philosophen und Naturforscher das Geheimnis des Himmelsblaus zu enträtseln. Goethe vermutete 1810 in seiner Farbenlehre zwar schon, dass die blaue Farbe mit der Streuung des Lichts zusammenhängen könnte, die genaue physikalische Erklärung dieses Phänomens konnte aber erst 61 Jahre später der englische Physiker Lord John William Rayleigh liefern.
Die Frage wurde beantwortet von Dorothee Menhart, Redakteurin bei Wissenschaft im Dialog (WiD).