Warum ist der Himmel blau und beim Sonnenuntergang rot?

Schauen Sie an einem klaren Nachmittag nach oben

Sonnenlicht ist weiß, und die Luft, durch die es scheint, ist klar. Woher kommt dann der blaue Himmel, und warum sieht dieselbe Sonne eine halbe Stunde vor dem Untergang orange aus? Beide Farben gehen auf einen einzigen Effekt zurück. Luftmoleküle lenken einen kleinen Teil des Sonnenlichts aus seiner Bahn, und kurze Wellenlängen trifft das viel stärker als lange.

Das Modell oben zeigt ein Feld unter einem Himmel, der Pixel für Pixel aus diesem Effekt berechnet wird. Sie können die Sonne bis zum Horizont ziehen, den Dunst verdichten, eine Vulkanschicht in die Stratosphäre legen, Ihr Auge auf die Reiseflughöhe eines Verkehrsflugzeugs oder in die Umlaufbahn heben und den Planeten gegen Mars, Mond, Uranus oder Neptun tauschen. Das Feld links nennt die Zahlen hinter jedem Bild, und die Leiste unten stellt mit einem Tippen 23 reale Bedingungen ein.

Warum Luft Blau stärker streut als Rot

Ein Stickstoff- oder Sauerstoffmolekül ist etwa tausendmal kleiner als die Wellenlänge sichtbaren Lichts. Wenn eine Lichtwelle vorbeizieht, schiebt sie die Elektronen des Moleküls hin und her, und die schwingenden Elektronen senden selbst Licht in fast alle Richtungen aus. Das ist die Rayleigh-Streuung, und ihre Stärke geht mit eins durch die vierte Potenz der Wellenlänge.

Die vierte Potenz macht den Unterschied so groß. Blaues Licht bei 440 nm hat das 0,65-Fache der Wellenlänge von rotem Licht bei 680 nm, und 0,65⁴ ist etwa 0,18, also wird Blau rund 5,7-mal stärker gestreut. Mit dem gemessenen Brechungsindex der Luft, der für Blau selbst etwas höher ist, kommt das Modell auf 5,9. Über den ganzen sichtbaren Bereich, von 400 bis 700 nm, liegt das Verhältnis fast bei 10.

In Zahlen: Eine senkrechte Säule sauberer Luft streut etwa 19 % des eintretenden Lichts bei 450 nm heraus und weniger als 5 % des Lichts bei 650 nm. Das fehlende Blau verschwindet nicht. Es verteilt sich über die ganze Himmelskuppel, und dieses Licht sehen Sie, wenn Sie von der Sonne wegschauen.

Schalten Sie Augenempfindlichkeit ein, dann zeigt das Diagramm im Feld zwei Kurven zusammen: das Spektrum des Lichts, das in der Mitte Ihres Blickfelds ankommt (zum violetten Ende hin ansteigend), und die Empfindlichkeit des Auges selbst (ein Buckel mit der Mitte im Grün).

Warum der Himmel blau ist und nicht violett

Wenn kurze Wellenlängen am stärksten gestreut werden, müsste der Himmel violett sein. Das Spektrum, das das Modell für den Himmel über Ihnen berechnet, hat tatsächlich sein Maximum am violetten Ende des sichtbaren Bereichs, nahe 380 nm. Drei Dinge verhindern, dass wir Violett sehen.

Erstens enthält Sonnenlicht von vornherein weniger Violett als Blau, und ein Teil des Ultravioletts und Violetts wird schon in großer Höhe absorbiert. Zweitens ist das Auge für Violett sehr unempfindlich: Bei 400 nm liegt seine Empfindlichkeit bei etwa 0,1 % des Maximums bei 555 nm, bei 450 nm dagegen bei 3 %. Mit der Augenempfindlichkeit gewichtet, liegt das Maximum des Himmelsspektrums nahe 540 nm. Drittens wird Farbe gar nicht am Maximum abgelesen. Die drei Zapfenarten sprechen jeweils auf ein breites Band an, und die Mischung, die Himmelslicht erzeugt, liegt einem blassen Blau am nächsten. Das Modell rechnet das berechnete Spektrum auf dieselbe Weise in eine Farbe um, und die dominante Wellenlänge ergibt sich zu 478 nm, ein Himmelblau.

Die Farbe des Himmels ist also eine Mischung mit starkem Blauüberschuss, keine einzelne Wellenlänge. Deshalb ist sie auch nie so gesättigt wie ein Laser oder ein Regenbogen.

Eine tiefe Sonne scheint durch weit mehr Luft

Die andere Hälfte der Geschichte ist Geometrie. Steht die Sonne im Zenit, durchquert ihr Licht eine Dicke der Atmosphäre, die man sich als 8 km dicke Luftschicht mit der Dichte auf Meereshöhe vorstellen kann. Steht die Sonne tiefer, wird der schräge Weg länger. Das Verhältnis der beiden heißt Luftmasse.

Die Regel „1 durch den Sinus der Höhe“ funktioniert bis etwa 10° gut und versagt dann deutlich, weil die Erde rund ist: Am Horizont ergäbe sie unendlich. Das Modell folgt stattdessen der gekrümmten Schicht und kommt am Horizont auf 35. Die viel benutzte Formel von Kasten und Young, an die echte Refraktion angepasst, liefert 38.

Woher Rot und Orange kommen

Jede Luftmasse streut denselben Anteil jeder Farbe heraus, also multiplizieren sich die Verluste. Bei sauberer Luft mit etwas Dunst bleibt vom direkten Sonnenlicht bei zwei Wellenlängen so viel übrig:

Bei 5° ist das rote Licht, bezogen auf das, was die Sonne verlassen hat, siebenmal stärker als das blaue. Die Scheibe wird orange, dann rot, und viel lichtschwächer, weshalb man manchmal in eine untergehende Sonne schauen kann, die mittags in den Augen schmerzen würde. Drücken Sie Abspielen: Die Sonne sinkt um etwa 2° pro Sekunde, und die weiße Linie im Diagramm sackt dabei am blauen Ende ab.

Wolken und der Himmel nahe der Sonne nehmen dieselbe Farbe an, weil dasselbe gerötete Licht sie beleuchtet. Hohe Wolken bleiben nach Sonnenuntergang länger beleuchtet, deshalb leuchten sie noch, wenn der Boden schon im Schatten liegt.

Nach Sonnenuntergang: Schatten, Gürtel und blaue Stunde

Drehen Sie sich nach Sonnenuntergang um und schauen Sie zum gegenüberliegenden Horizont. Dort liegt ein graublaues Band: der Schatten der Erde selbst, auf die Luft geworfen. Darüber liegt ein rosa Band, der Venusgürtel, wo die Luft hoch genug ist, um noch das rote Licht der Sonne zu empfangen, die für Sie schon untergegangen ist. Sinkt die Sonne weiter, steigt der Schatten, und der Gürtel verblasst.

Man könnte erwarten, dass der Himmel mit fortschreitender Dämmerung grau wird, denn das Sonnenlicht, das die hohe Luft beleuchtet, hat so viel untere Atmosphäre durchquert, dass es sehr rot ist. Stattdessen wird er tiefblau. Der Grund ist Ozon. Seine Chappuis-Bande absorbiert oranges und gelbes Licht um 600 nm, senkrecht nur schwach (das Modell ergibt eine optische Dicke von 0,04), aber stark auf dem sehr langen, fast waagerechten Weg, den das Dämmerungslicht durch die Ozonschicht nimmt. Wählen Sie Blaue Stunde, um die Sonne 6° unter dem Horizont zu sehen.

Was Dunst, Staub und Rauch ändern

Teilchen, die viel größer als Moleküle sind, verhalten sich anders. Tröpfchen, Staub und Rauch messen ein Zehntel Mikrometer bis mehrere Mikrometer, also etwa die Wellenlänge des Lichts oder mehr. Sie streuen alle Farben gleichmäßiger und schicken den größten Teil ihres Lichts nach vorn, in wenige Grad um die Sonne. Diese Vorwärtsstreuung ist der weiße Schein um die Sonne an einem dunstigen Tag.

Das Modell beschreibt Dunst mit zwei Zahlen. Dunst und Feinstaub ist die optische Dicke des Aerosols bei 550 nm, die Größe, die die Sonnenphotometer des AERONET-Netzes messen. Saubere Landluft liegt unter 0,1; ein verschmutzter Tag in einer Großstadt kann über 1 gehen. Teilchengröße ist der Ångström-Exponent: etwa 2 für feinen Rauch, der Blau noch etwas bevorzugt, und nahe 0 für groben Wüstenstaub, der alle Farben gleich streut.

Mehr Dunst hat zwei sichtbare Folgen. Ferne Hügel verblassen ins Graublaue, weil die Luft zwischen Ihnen und den Hügeln ihr eigenes Licht beisteuert: Maler nennen das Luftperspektive. Und der Sonnenuntergang wird matter statt röter, denn bei einer optischen Dicke von 0,8 und der Sonne bei 5° kommt fast nichts mehr durch, gleich welcher Farbe. Die rötesten Sonnenuntergänge entstehen in sauberer Luft mit dünnem Dunst, nicht bei starker Verschmutzung.

Rauch ist die Ausnahme, die die Regel bestätigt. Im September 2020 war der Rauch der Waldbrände an der Westküste der USA so dicht, dass seine optische Dicke stellenweise über 5 lag, genug, um den Taghimmel zu verdunkeln. Wählen Sie Waldbrandrauch, um eine optische Dicke von 3 mit kleinen Teilchen einzustellen.

Vulkane in großer Höhe

Ein großer Ausbruch kann Schwefeldioxid über das Wettergeschehen hinaus in die Stratosphäre heben, wo es zu winzigen Schwefelsäuretröpfchen wird. Sie verteilen sich um den Planeten und bleiben ein Jahr oder länger. Der Pinatubo auf den Philippinen tat das im Juni 1991, und der Dunst kühlte den Planeten bis 1993 um etwa 0,5 °C ab.

Die Schicht liegt in etwa 20 km Höhe und bleibt deshalb noch eine Weile in der Sonne, wenn der Boden schon dunkel ist. Schalten Sie Vulkanische Dunstschicht ein und stellen Sie die Sonne 3° unter den Horizont: Hoch über dem Abendrot erscheint ein rosa und purpurnes Leuchten. Nach dem Ausbruch des Krakatau 1883 waren die Dämmerungsfarben so kräftig, dass in New York, Poughkeepsie und New Haven die Feuerwehr zu Bränden ausrückte, die es nicht gab.

Höher hinauf

Die Luft wird mit der Höhe dünner. In der Atmosphäre des Modells halbiert sich die Dichte etwa alle 5,5 km. Augenhöhe bringt Sie nach oben, und der Himmel über Ihnen wird dunkler, weil weniger Luft über Ihnen übrig ist, die Licht streut.

Auf einem 4.000 m hohen Berg liegen etwa 40 % der Luft unter Ihnen, und der Zenit ist tief dunkelblau. In 10.700 m, der üblichen Reiseflughöhe eines Verkehrsflugzeugs, liegen drei Viertel der Luft darunter, und durch das Fenster ist der Himmel oben marineblau, während der Horizont noch blass ist. Die Concorde flog bis 18.300 m hoch, wo ihre Fluggäste den Himmel über einem hellen Band dunkel werden sahen. In 39 km, der Höhe von Felix Baumgartners Sprung 2012, liegt weniger als 1 % der Luft über Ihnen, und der Himmel ist selbst mittags schwarz.

Von der Internationalen Raumstation in etwa 400 km Höhe ist die Atmosphäre eine dünne leuchtende Linie am gekrümmten Rand des Planeten. Das Blau ist noch da, nur sehen Sie es jetzt von der Seite.

Andere Himmel

Der Mars hat eine Atmosphäre aus Kohlendioxid mit einem Bodendruck von 6,36 Millibar, weniger als 1 % unseres Drucks, sodass sein Gas nur sehr wenig streut. Was den Himmel färbt, ist feiner Staub, der immer in der Luft schwebt. Der Staub absorbiert blaues Licht (er enthält Eisenoxide) und streut Rot in weite Winkel, deshalb ist der Taghimmel gelbbraun, man nennt die Farbe auch Butterscotch. Im Modell ist der Himmel 45° von der Sonne entfernt im Blau um 27 % schwächer als im Rot.

Bei Sonnenuntergang kehrt sich das Bild um. Staubkörner, die etwas größer als die Wellenlänge des Lichts sind, werfen blaues Licht in einen engeren Kegel nach vorn als rotes, sodass das gestreute Licht nahe der Sonne blauer ist. Das Modell ergibt um die untergehende Sonne einen blauen Schein mit 44 % mehr Blau als Rot, passend zu dem Foto, das der Rover Curiosity im April 2015 im Gale-Krater aufnahm. Im globalen Staubsturm 2018 stieg die optische Dicke am Standort von Opportunity über 10. Der solarbetriebene Rover Opportunity verlor seine Energie und wachte nie wieder auf.

Der Mond hat keine Luft, also wird nichts gestreut, und der Himmel ist schwarz, auch wenn die Sonne hoch steht. Der Boden wird nur von der Sonne beleuchtet.

Uranus und Neptun haben keine feste Oberfläche, daher schweben Sie im Modell über der Methanwolkendecke. Wasserstoff und Helium streuen Blau wie unsere Luft, und Methan absorbiert rotes Licht stark, deshalb ist das zurückkommende Licht grünblau. Eine Oxforder Studie von 2024, die die Bilder von Voyager 2 und Hubble neu abglich, ergab, dass beide Planeten ein ähnliches blasses Grünblau haben. Neptun ist etwas blauer, weil seine Dunstschicht dünner ist. Der tiefblaue Neptun älterer Bilder stammte aus kontrastverstärkten Aufnahmen.

Dreiundzwanzig Bedingungen zum Ausprobieren

Die Leiste unter dem Modell stellt jeden Fall ein und richtet den Blick auf den interessanten Teil des Himmels.

1. Klarer Mittag: Sonne 65° hoch, tiefes Blau im Zenit.
2. Nachmittag: 30° hoch, der Horizont verblasst zu Weiß.
3. Goldene Stunde: 6° hoch, warmes Licht auf dem Feld.
4. Sonnenuntergang: ein halbes Grad hoch, die Scheibe rot und lichtschwach.
5. Erdschatten: 2,5° unter dem Horizont, Blick nach Osten.
6. Blaue Stunde: 6° unter dem Horizont, Ozon hält die Dämmerung blau.
7. Nach dem Regen: optische Dicke 0,01, ferne Hügel scharf.
8. Dunstiger Tag: optische Dicke 0,8, Hügel verblasst.
9. Gelber Staub: optische Dicke 1,5 aus groben Wüstenkörnern.
10. Waldbrandrauch: optische Dicke 3, ein oranger Tag.
11. Nach dem Pinatubo: Sulfatschicht mit optischer Dicke 0,15.
12. Nach dem Krakatau: eine dickere Schicht, 0,35.
13. Berggipfel: Auge in 4.000 m.
14. Flugzeugfenster: Auge in 10.700 m.
15. Concorde: Auge in 18.300 m.
16. Stratosphärensprung: Auge in 39 km.
17. Raumstation: Auge in 400 km.
18. Mars bei Tag: optische Dicke des Staubs 0,6.
19. Marssonnenuntergang: der blaue Schein.
20. Marsstaubsturm: optische Dicke 5.
21. Mond: ein schwarzer Himmel.
22. Uranus: dichter Dunst, blasses Grünblau.
23. Neptun: dünnerer Dunst, etwas blauer.

Die Farbe auf dem Bildschirm prüfen

Der Ring in der Mitte des Blickfelds wird zweimal gemessen. Bildschirmpixel liest die Farbe, die an dieser Stelle tatsächlich gezeichnet wird, nach der Belichtung und der Farbverarbeitung des Bildschirms. Aus dem Spektrum nimmt das vom Modell an derselben Stelle berechnete Spektrum, rechnet es mit dem Normalbeobachter in CIE-Farbkoordinaten um, wandelt diese in sRGB und skaliert so, dass der hellste Kanal voll ist. Das Spektrumsfeld zeigt den Farbton also immer in voller Helligkeit, während das Bildschirmpixel auch die Belichtung des ganzen Bildes trägt und meist dunkler und grauer ist. Vergleichen Sie das Verhältnis von Rot, Grün und Blau in beiden. Weicht es stark ab, hat sich die Abkürzung beim Zeichnen (drei Wellenlängen für Rot, Grün und Blau) vom vollen Spektrum entfernt.

Was das Modell weglässt

• Licht wird einmal gestreut. Echtes Himmelslicht wird zum Teil zwei- oder mehrmals gestreut, was den Horizont und den Dämmerungshimmel aufhellt. Das Modell fügt dafür einen groben Zuschlag hinzu.
• Das Zeichnen nutzt drei Wellenlängen, 680, 550 und 440 nm; Diagramm und Farbprüfung nutzen 35, alle 10 nm von 380 bis 720 nm.
• Dunst hat in jeder Bedingung nur eine Teilchengröße und liegt in einer einzigen Schicht, die mit der Höhe dünner wird. Echter Dunst kommt in Schichten mit gemischten Größen.
• Es gibt keine Wolken auf der Erde, keine Regenbögen und keine Polarisation, obwohl Himmelslicht 90° von der Sonne stark polarisiert ist.
• Die Refraktion wird nicht berücksichtigt, die Sonne wird also am Horizont weder angehoben noch abgeplattet.
• Die Methanabsorption bei Uranus und Neptun ist eine glatte Anpassung, nicht die echte Bandenstruktur.

Ein wenig Geschichte

Ende der 1860er Jahre schickte John Tyndall starke Lichtbündel durch Röhren mit feinen Teilchen und sah blaues Licht zur Seite gestreut, heute Tyndall-Effekt genannt. Lord Rayleigh veröffentlichte 1871 die Theorie und zeigte, dass Teilchen, die viel kleiner als die Wellenlänge sind, proportional zu 1/λ⁴ streuen, und 1899 zeigte er, dass Luftmoleküle allein den Himmel blau machen, ganz ohne Staub. Rayleigh erhielt den Nobelpreis für Physik 1904 für seine Arbeiten über die Dichte von Gasen und die Entdeckung des Argons. Später verknüpften Smoluchowski und Einstein die Streuung in Gasen mit winzigen Schwankungen ihrer Dichte und schlossen damit die letzte Lücke der Theorie.

Die hier benutzte Art von Modell, die entlang jedes Sehstrahls schrittweise durch eine kugelförmige Atmosphäre geht, stammt aus der Computergrafik: Nishita und Kollegen 1993 und das vorberechnete Verfahren von Bruneton und Neyret 2008.

Rechenbeispiel: die Arithmetik von 1/λ⁴

Nehmen wir blaues Licht bei 450 nm und rotes Licht bei 700 nm. Die Rayleigh-Streuung geht mit 1/λ⁴, das Verhältnis der beiden Stärken ist also (700 ÷ 450)⁴. Das Wellenlängenverhältnis ist 1,556; quadriert 2,42, noch einmal quadriert 5,86. Blau wird etwa 5,9-mal stärker gestreut als Rot, nahe an den 5,7 bis 5,9, die das Modell für das Paar 440 und 680 nm erhält, mit dem es zeichnet. Das Paar 380 nm und 700 nm ergibt (700 ÷ 380)⁴, etwa 11,5.

Nun machen wir aus dem Verhältnis das Licht, das den Boden erreicht. Nach dem Modell streut eine senkrechte Säule sauberer Luft etwa 19 % des 450-nm-Lichts heraus, 81 % kommen also durch. Der Verlust wird mit einer optischen Dicke τ geschrieben, wobei der durchkommende Anteil e⁻τ ist; 0,81 bedeutet τ = 0,21. Mit demselben Faktor 5,86 skaliert, hat Rot τ = 0,21 ÷ 5,86 = 0,036, und 96 % des 700-nm-Lichts überleben.

So wird der Sonnenuntergang. Am Horizont beträgt die Luftmasse etwa 38 (Kasten und Young), die optischen Dicken werden also mit 38 multipliziert. Blau: 0,21 × 38 = 8,0, und e⁻⁸·⁰ ist 0,0003. Rot: 0,036 × 38 = 1,4, und e⁻¹·⁴ ist 0,25. Die Sonne hat fast ihr gesamtes Blau verloren, aber ein Viertel ihres Rots behalten, ein Verhältnis von etwa 760 zu 1. Das ist eine vereinfachte Probe, die nur Luftmoleküle berücksichtigt und 1/λ⁴ als exaktes Gesetz behandelt. Die Werte des Modells enthalten auch Ozon und Dunst und weichen deshalb etwas ab, die Geschichte bleibt aber dieselbe.

Luftmoleküle, Tröpfchen und Dunst: warum die Größe zählt

Ob Licht mit 1/λ⁴ gestreut wird, hängt von der Teilchengröße im Vergleich zur Wellenlänge ab. Ein Stickstoffmolekül ist kleiner als 1 nm, etwa tausendmal kleiner als das Licht; seine Elektronen schwingen alle gemeinsam, und das Rayleigh-Gesetz gilt. Dunstteilchen von 0,1 bis 1 µm liegen nahe an der Wellenlänge und werden mit der Mie-Theorie beschrieben. Die Farbabhängigkeit wird schwächer, und der größte Teil des Lichts geht nach vorn. Wolkentröpfchen von etwa 10 µm sind rund zwanzigmal größer als die Wellenlänge und streuen alle sichtbaren Farben fast gleich, darum sind sonnenbeschienene Wolken weiß.

Dieselbe Idee erklärt einen weißlichen Himmel. In einer Smogstadt oder an einem feuchten Sommertag addieren die Teilchen ihr fast farbloses Streulicht zum Blau der Moleküle, und der Himmel wird blasser, am stärksten nahe dem Horizont, wo die Sichtlinie die meiste Luft durchquert. Stellen Sie Dunst und Feinstaub auf 0,8, und das tiefe Blau wird milchig. Verkleinern Sie dann die Teilchengröße, behält der Himmel etwas Blau; bringen Sie sie nahe 0, wie bei Wüstenstaub, wird der Himmel grauweiß.

Nach Regen ist es umgekehrt. Mit wenigen Teilchen ist der Himmel dunkler und blauer, und ferne Hügel stehen scharf. Das zeigt die Bedingung Nach dem Regen.

Himmelslicht ist polarisiert

Das von einem Molekül gestreute Licht geht in alle Richtungen und ist außerdem polarisiert. Im idealen Fall einer einzigen Streuung ist Licht, das genau um 90° abgelenkt wurde, vollständig polarisiert; sein elektrisches Feld schwingt senkrecht zu der Ebene, die Sonne, Molekül und Ihr Auge enthält. In Richtung der Sonne oder genau entgegengesetzt ist es nicht polarisiert. Der klare blaue Himmel in 90° Abstand von der Sonne ist daher die am stärksten polarisierte Stelle.

Echtes Himmelslicht erreicht das Ideal nie. Es wird mehrfach gestreut, vom Boden zurückgeworfen und mit Dunst gemischt, was die Polarisation senkt. Man kann sie trotzdem sehen. Setzen Sie eine polarisierende Sonnenbrille auf, schauen Sie auf einen klaren Himmelsfleck in 90° Abstand von der Sonne und neigen Sie den Kopf: Der Himmel wird heller und dunkler. Tyndall hielt die Polarisation des Himmelslichts 1869 fest, und Rayleigh arbeitete 1871 ihre Theorie aus, in derselben Arbeit, die das 1/λ⁴-Gesetz enthält. Das Modell lässt die Polarisation weg und zeichnet nur die Gesamthelligkeit; was Sie auf dem Bildschirm sehen, ist die Summe beider Richtungen.

Häufige Missverständnisse

„Der Himmel ist blau, weil er das Meer spiegelt.“ Zum Teil ist es umgekehrt. Der Himmel ist auch über Wüsten, Bergen und Seen blau, die gar nicht blau sind. Das Meer ist blau, weil Wasser rotes Licht absorbiert und das Sonnenlicht filtert, sodass Blau übrig bleibt, wie die NOAA erklärt. Das Meer kann an der Oberfläche auch die Himmelsfarbe spiegeln, aber die beiden Farben haben verschiedene Ursachen.

„Staub oder Wasserdampf machen den Himmel blau.“ Tyndalls Versuche nutzten feine Teilchen, und lange vermutete man, Staub sei nötig. Rayleigh zeigte 1899, dass Luftmoleküle allein genügen. Saubere Luft ist blauer.

„Der Himmel ist violett, nur sehen unsere Augen es nicht.“ Halb richtig. Das Auge ist für Violett unempfindlich, und auch das Sonnenlicht am Rand der Atmosphäre enthält wenig davon, aber die Zapfen reagieren auf ein breites Gemisch, und dieses Gemisch sieht blassblau aus. Die Zahlen stehen im Abschnitt über Violett.

„Ozon macht den Himmel blau.“ Tagsüber hat Ozon nur eine schwache Wirkung. Seine Absorption zählt für das Blau der tiefen Dämmerung, wenn das Licht einen sehr langen Weg zurücklegt.

„Rote Sonnenuntergänge kommen von Verschmutzung.“ Verschmutzung kann sie orangefarbener machen, aber bei sauberer Luft ist die Sonne wegen des langen Wegs schon rot. Sehr dichter Rauch ergibt stattdessen eine dunkle Sonne.

„Blaues Licht wird stärker gebrochen, deshalb ist die tiefe Sonne rot.“ Die Brechung lenkt blaues Licht etwas stärker ab, spielt hier aber keine wirkliche Rolle. Das Blau entfernt die Streuung, nicht die Ablenkung.

Am Bildschirm ausprobieren

1. Wählen Sie nacheinander Klarer Mittag, Goldene Stunde und Sonnenuntergang und beobachten Sie die Zeilen Luftmasse und Restlicht 680/440 nm. Die Luftmasse steigt steil an, und der Blauanteil des direkten Lichts sinkt viel schneller als der Rotanteil.
2. Wählen Sie Dunstiger Tag und ziehen Sie die Sonne von Hand nach unten. Mit mehr Dunst rötet sich die Sonne weniger, und der Sonnenuntergang wird dunkler, wie im Abschnitt über Dunst.
3. Wählen Sie Nach dem Regen und dann Gelber Staub. Vergleichen Sie den Himmel nahe dem Horizont und die fernen Hügel.
4. Wählen Sie Mars bei Tag und Marssonnenuntergang. Der Taghimmel ist butterscotchfarben, und das blaue Leuchten um die untergehende Sonne erscheint nur beim Sonnenuntergang.
5. Heben Sie die Augenhöhe vom Boden bis zum Flugzeugfenster und zum Stratosphärensprung und lesen Sie ab, wie der Himmel über Ihnen von Blau über Marineblau zu Schwarz wird.
6. Schalten Sie Augenempfindlichkeit ein und vergleichen Sie die Himmelskurve mit der Augenkurve.