Warum sind Sonnenuntergänge so bunt?

Gerade im Winter gibt es oft wunderschöne Sonnenuntergänge, die die buntesten Farben an den Himmel malen. Liebt ihr sie auch? Aber woher kommen eigentlich die bunten Farben? Warum erscheint uns der Himmel über den Tag meist blau, um den Sonnenaufgang und -untergang herum aber oft lila, rot oder orange?

Kurz gesagt hängt das mit der Streuung des Lichts zwischen der Sonne bis zu unserem Auge zusammen. Im Prinzip sind all diese Farbe eine Art optische Täuschung, denn die Sonne sendet immer die gleichen Arten von Strahlung aus.

Jeder Farbton, den wir sehen, entspricht einer elektromagnetischen Wellenlänge. Bei blauem Licht ist sie am kürzesten, bei rotem am längsten. Auf dem Weg von der Sonne zur Erde und zu unserem Auge passiert das Licht nun viele, viele Gasmoleküle in der Luft. Jedes Mal wird das Licht dadurch ein kleines bisschen abgelenkt. Physiker nennen das Streuung. Das Licht, was am meisten gestreut wird, bestimmt dann die Farbe des Himmels. In der Atmosphäre wird das Licht umso stärker gestreut, je kürzer die Wellenlänge ist. Aus diesem Grund wird blau viel mehr gestreut, als beispielsweise rot.

Je höher die Sonne steht (also vor allem über den Tag), desto direkter erreicht uns das Licht und desto mehr blaues Licht (also kürzere Wellenlängen) erreichen uns. Der Himmel erscheint blau. Je tiefer nun die Sonne wandert, desto länger wird der Weg von der Sonne zu uns und desto mehr Gasmoleküle muss das Licht auf dem Weg passieren. Das führt dazu, dass das blaue Licht einfach weggestreut wird und uns immer längere Wellenlängen erreichen. Der Himmel wird lila, orange und schließlich rot.

Die sogenannte Rayleigh-Streuung beschreibt die elastische Streuung elektromagnetischer Wellen an verhältnismäßig kleinen Teilchen. Beispielsweise bei der Streuung von Licht an Gasmolekülen in der Luft. Wassermoleküle sind dagegen deutlich größer, hier tritt keine Rayleigh-Streuung auf. Durch die Rayleigh-Streuung und ihres Streuquerschnitts kann man berechnen, in welcher Farbe das Licht erscheint.

 

Übrigens erscheinen uns die Wolken weiß, weil an den Wassermolekülen und Eiskristallen in ihnen das Sonnenlicht quasi abprallt und reflektiert wird.