Schauen Sie an einem sonnigen Tag nach oben. Der Himmel ist blau. Das wussten auch die Menschen vor zehntausend Jahren. Aber hier ist etwas Seltsames: Fast in der ganzen Geschichte konnte niemand sagen, warum. Sogar sehr kluge Menschen haben falsch geantwortet.
In diesem Artikel stellen wir ein paar einfache Fragen über die Farben um uns herum. Warum ist der Himmel blau? Warum ist er nicht lila? Warum ist der Sonnenuntergang rot? Warum sind Wolken weiß? Und welche Farbe hat der Himmel auf anderen Welten? Die Antworten sind leicht zu verstehen, und manche sind eine echte Überraschung.
Zuerst ein Geheimnis über das Sonnenlicht
Das Sonnenlicht sieht für uns weiß oder gelb aus. Aber es ist nicht nur eine Farbe. Es ist eine Mischung aus vielen Farben: Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau und Violett. Violett ist ein dunkles Lila.
Der englische Wissenschaftler Isaac Newton hat das in den 1660er-Jahren gezeigt. Er war in einem dunklen Zimmer. Durch ein kleines Loch ließ er eine dünne Linie Sonnenlicht herein. Dann stellte er ein Prisma in das Licht. Ein Prisma ist ein Stück Glas mit drei Seiten. Das weiße Licht ging in das Glas, und auf der anderen Seite kam eine Linie aus Farben heraus. An der Wand sah das aus wie ein Regenbogen.
Sie können dieses Geheimnis auch selbst sehen. Ein Regenbogen am Himmel funktioniert genauso. Aber dieses Mal sind die „Prismen“ Millionen von sehr kleinen Regentropfen.
Licht reist wie eine Welle im Meer. Manche Farben haben lange Wellen, andere haben kurze Wellen. Rotes Licht hat die längsten Wellen. Blaues und violettes Licht haben die kürzesten Wellen. Merken Sie sich das. Es ist der Schlüssel zu diesem ganzen Artikel.
Warum ist der Himmel blau?
Die Luft um uns ist nicht leer. Sie ist voll von sehr, sehr kleinen Teilchen. Sie heißen Moleküle. Die meisten sind Moleküle von zwei Gasen: Stickstoff und Sauerstoff. Wir können sie nicht sehen.
Wenn Sonnenlicht zur Erde kommt, trifft es auf diese Moleküle. Die Moleküle schicken einen Teil des Lichts in alle Richtungen: nach oben, nach unten, nach links und nach rechts. Wissenschaftler nennen das Streuung.
Jetzt kommt der wichtige Teil. Die Moleküle streuen nicht alle Farben gleich. Sie streuen kurze Wellen viel stärker als lange Wellen. Blaues Licht hat kurze Wellen, also streut die Luft sehr viel blaues Licht. Rotes Licht hat lange Wellen, also geht das meiste davon gerade durch die Luft.
Die Luft streut blaues Licht etwa fünfmal stärker als rotes Licht.
So kommt das blaue Licht überallhin am Himmel. Es kommt aus allen Richtungen zu Ihren Augen. Wenn Sie nach oben schauen, sehen Sie blaues Licht aus allen Teilen des Himmels. Darum sieht der ganze Himmel blau aus.
Der britische Wissenschaftler Lord Rayleigh hat das 1871 erklärt. Bis heute nennen Wissenschaftler es „Rayleigh-Streuung“.
Aber jetzt kommt eine gute Frage. Violettes Licht hat noch kürzere Wellen als blaues Licht. Also streut die Luft violettes Licht noch stärker als blaues. Warum ist der Himmel dann nicht violett?
Dafür gibt es drei Gründe.
- Die Sonne schickt uns weniger violettes Licht als blaues Licht.
- Ein Teil des violetten Lichts bleibt sehr hoch am Himmel. Es kommt nicht zu uns herunter.
- Unsere Augen sehen Violett nicht sehr gut. Blau sehen sie viel besser.
Es gibt also ein bisschen Violett am Himmel, aber unsere Augen mischen alles zusammen, und wir sehen Hellblau. Die Farbe des Himmels hängt nicht nur von der Luft ab. Sie hängt auch von unseren Augen ab.
Warum sind Sonnenuntergänge rot und orange?
Am Mittag steht die Sonne hoch über Ihnen. Ihr Licht kommt auf einer kurzen Linie durch die Luft nach unten. Aber am Abend steht die Sonne tief. Ihr Licht kommt von der Seite. Jetzt muss es durch viel mehr Luft reisen – viele Male mehr als am Mittag.
Auf dieser langen Reise streut die Luft fast das ganze blaue Licht weg. Es geht in andere Richtungen und kommt nie zu Ihren Augen. Was bleibt übrig? Die langen Wellen: Rot, Orange und Gelb. Darum sehen die Sonne und der Himmel neben ihr rot und orange aus.
Staub und Rauch können Sonnenuntergänge noch röter machen. Im Jahr 1883 explodierte ein Vulkan in Indonesien. Sein Name ist Krakatau. Er schickte eine riesige Wolke aus Staub sehr hoch in den Himmel. Viele Monate lang sahen Menschen auf der ganzen Welt sehr rote und schöne Sonnenuntergänge.
Warum sind Wolken weiß?
Wolken bestehen aus sehr kleinen Wassertropfen oder kleinen Stücken Eis. Diese Tropfen sind klein, aber sie sind viel größer als die Moleküle der Luft.
Größere Dinge streuen Licht anders. Sie wählen nicht Blau. Sie streuen alle Farben gleich stark: Rot, Grün, Blau und alle anderen. Und was bekommen Sie, wenn Sie alle Farben mischen? Weiß! Darum sind Wolken weiß.
Aber manche Wolken sind dunkelgrau. Warum? Eine große Regenwolke ist sehr dick. Sie kann mehrere Kilometer hoch sein. Das Licht geht oben in die Wolke hinein, aber unten kommt nur sehr wenig Licht heraus. Wenn Sie unter der Wolke stehen, sieht sie deshalb grau oder sogar schwarz aus. Es ist dasselbe weiße Wasser – nur im Schatten.
Warum ist das Meer blau?
Viele Menschen denken, das Meer ist blau, weil es den blauen Himmel zeigt, wie ein Spiegel. Das ist zum Teil richtig. An einem grauen Tag sieht das Meer oft auch grau aus.
Aber es gibt noch einen anderen Grund, und er ist eine Überraschung. Wasser selbst hat eine sehr helle blaue Farbe. Wasser nimmt ein wenig rotes Licht auf. Man sagt: Es absorbiert rotes Licht. In einem Glas Wasser können Sie das nicht sehen. Es ist nicht genug Wasser. Aber im Meer reist das Licht durch viele Meter Wasser. Das Wasser absorbiert immer mehr rotes Licht. Das blaue Licht bleibt. Darum sieht tiefes, sauberes Wasser blau aus, auch unter einem grauen Himmel.
Taucher wissen das sehr gut. Zehn Meter unter dem Meer sehen rote Dinge nicht mehr rot aus. Sie sehen braun oder dunkel aus. Das rote Licht kommt nicht so tief nach unten.
Welche Farbe hat der Himmel auf anderen Welten?
Unser blauer Himmel kommt von unserer Luft. Was passiert also an einem Ort ohne Luft? Die Antwort ist der Mond. Der Mond hat fast keine Luft. Also gibt es nichts, was das Sonnenlicht streut. Auf dem Mond ist der Himmel schwarz – sogar mitten am Tag! Die Astronauten der Apollo-Missionen sind zwischen 1969 und 1972 auf dem Mond gelaufen. Sie haben eine helle Sonne an einem schwarzen Himmel gesehen.
Der Planet Mars ist noch seltsamer. Der Mars hat sehr dünne Luft und viel roten Staub. Dieser Staub fliegt hoch am Himmel. Am Tag sieht der Himmel auf dem Mars wegen des Staubs gelbbraun aus, wie Karamell. Aber beim Sonnenuntergang wird der Himmel neben der Sonne blau. Roboter der NASA auf dem Mars haben Fotos von diesen blauen Sonnenuntergängen gemacht. Auf dem Mars ist es also umgekehrt als auf der Erde: Der Himmel am Tag ist nicht blau, aber der Sonnenuntergang schon.
Kleine Fragen, große Ideen
„Warum ist der Himmel blau?“ klingt wie eine Frage für kleine Kinder. Aber für die Antwort müssen wir das Sonnenlicht, Wellen, die Luft, unsere Augen und sogar andere Planeten verstehen. Ein blauer Himmel, ein roter Sonnenuntergang, eine weiße Wolke und ein blaues Meer kommen alle von einer einfachen Idee: Das Licht trifft auf seinem Weg auf etwas, und manche Farben gehen weg, während andere bleiben.
Wenn Sie das nächste Mal in den Himmel schauen, denken Sie daran. Das Blau über Ihnen ist Sonnenlicht, das auf Milliarden von winzigen Molekülen getroffen ist. Und hier ist noch eine letzte Frage zum Nachdenken: Wenn Sie wählen könnten, unter einem Himmel in welcher Farbe würden Sie gern leben?
