Abendrot und Morgenrot - die Dämmerungsfarben

Seit jeher bilden farbenprächtige Dämmerungserscheinungen des Himmels eine ideale Kulisse für romatische Szenerien bei den Menschen.

Entscheidender Prozess ist die Lichtstreuung Lange Zeit rätselte man um die Ursache für die mehr oder minder ausgeprägte rötliche Verfärbung des Himmels und der Sonnenscheibe bei tiefem Sonnenstand. Erst im Jahre 1871 formulierte der englische Physiker John William Rayleigh die physikalischen Grundlagen, mithilfe derer sich die Dämmerungsfarben fortan erklären ließen. Rayleigh erkannte, dass sowohl die Streuung wie auch die Schwächung (Extinktion) des Lichts in der Erdatmosphäre an Luftmolekülen und feinen Partikeln (Aerosolen) von der jeweiligen Wellenlänge des einfallenden Lichts abhängt. Dabei ist es wichtig zu wissen, dass das Sonnenlicht eine ganze Bandbreite an Licht unterschiedlicher Wellenlängen abdeckt. Man spricht hierbei vom sogenannten solaren Lichtspektrum.

Das menschliche Auge vermag dabei nur einen kleinen Teil des gesamten solaren Lichtspektrums, den sogenannten sichtbaren Spektralbereich, differenziert wahrzunehmen. Je nach vorherrschender Wellenlänge vermittelt es dabei dem Hirn einen entsprechenden Farbsinneseindruck. Licht mit kürzeren Wellenlängen zwischen etwa 400 und 500 Nanometer erscheint uns dabei bläulich, langwelligeres Licht oberhalb etwa 600 Nanometer Wellenlänge dagegen orange bis rot. Dazwischen liegen all die anderen Farbabstufungen, die man zum Beispiel von einem farbenprächtigen Regenbogen her kennt.

Demnach rühren also die rötlichen Farben des Himmels während der Dämmerungsphasen offenbar daher, dass vorherrschend Licht längerer Wellenlängen aus dem orange-roten Bereich unser Auge erreicht. Es bleibt jedoch die Frage zu klären, warum das nun ausgerechnet bei tief stehender Sonne der Fall ist.

Für viele Menschen sind Sonnenuntergänge durch die warmen Farben immer ein ganz besonderes Naturschauspiel.
Foto © Axel Hennig

Rotfärbung der Sonnenscheibe im Horizontnähe

Hierbei sind zwei Dinge getrennt zu betrachten: das eine ist die Verfärbung der Sonnenscheibe selber, das andere hingegen jene des Himmels im Umfeld der Sonnenscheibe. Wenn die Sonne tief am Horizont steht, ist der Weg der Sonnenstrahlen durch die Erdatmosphäre bis zum menschlichen Auge deutlich länger als bei hoch stehender Sonne. Gemäß Rayleighs Erkenntnissen wird nun das Licht umso stärker geschwächt, je kürzer seine Wellenlänge ist. Daher erreicht bei tiefem Sonnenstand nur noch das langwellige, orange-rötliche Licht das Auge - die Sonnenscheibe verfärbt sich rötlich.

Dämmerungsfarben des Himmels

Für die analoge Verfärbung des Himmels im Umfeld der Sonnenscheibe liefert jedoch eines anderes Teilergebnis von Rayleighs Theorie die Erklärung. So ist nämlich auch die Streuung des Lichtes an den Luftmolekülen und Aerosolen umso stärker, je kürzer dessen Wellenlänge ist. Bei tief stehender Sonne wird das kurzwellige blaue Licht durch den langen Weg durch die Erdatmosphäre so stark gestreut, dass davon kaum noch etwas beim Auge des Beobachter ankommt.

Im Gegenzug sorgen Aerolsole in der unteren Atmosphäre vermehrt für rötliches Streulicht und damit für einen orange-rötlichen Himmel im Umfeld der Sonnenscheibe. Je mehr Aerosole in der Luft schweben, desto stärker überwiegen die Rottöne.

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