Schwarz ist der Himmel in der Nacht, weil die Sonne unseren Teil der Erdkugel nicht beleuchtet, wie aber kommt es zu der blauen Farbe des wolkenlosen Tag-himmels?

Das Licht der Sonne ist näherungsweise weiß, das heißt, alle Farben sind im Sonnenlicht gleich stark vertreten. Der Grund für die Blaufärbung sind die Luftmoleküle unserer Atmosphäre. Da diese kleiner sind als die Wellenlänge des sichbaren Lichtes gilt für sie die sogenannte Rayleigh-Streuung. Hierbei werden die Moleküle durch das Licht zu Schwingungen angeregt. Diese Schwingung führt dazu, dass die Moleküle ihrerseits Strahlung mit verschiedenen Wellenlängen aussenden.

Die abgestrahlte Intensität ist dabei umgekehrt proportional zur vierten Potenz der Wellenlänge, das heißt, die blaue Strahlung mit einer Wellenlänge von ungefähr 400nm (1nm = 1/1 000 000 000 m) wird 16mal stärker gestreut als rote Strahlung mit der doppelten Wellenlänge von etwa 800nm.
Deshalb sehen wir die Sonne gelb, während das blaue Licht von überallher zu kommen scheint. Die gleiche Ursache hat auch die orangerote Farbe der auf- bzw. untergehenden Sonne: Wenn die Sonne tief steht, muß ihre Strahlung einen langen Weg durch die Erdatmosphäre zurück legen, die Streung wirkt sich noch stärker aus und nur noch die langwelligste (rote) Strahlung erreicht den Erdboden direkt.

Die Wassertropfen in den Wolken sind hingegen größer als die Wellenlänge des sichtbaren Lichtes. Hier werden die Strahlen lediglich an der Oberfläche refektiert. Dieser Vorgang ist unabhängig von der Wellenlänge des Lichtes, die Wolken erscheinen uns deshalb nicht farbig, sondern weiß bzw. grau.

(von Michael Klunkel, PhySIG, Mensa e.V.)