Warum ist der Himmel eigentlich blau?

BY Chris
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Du schaust an einem klaren Tag nach oben, und der Himmel ist blau. Das wirkt so selbstverständlich, dass kaum jemand fragt, warum eigentlich, und warum nicht grün oder violett. Hinter der Farbe steckt ein Zusammenspiel aus drei Dingen: dem Licht der Sonne, den winzigen Teilchen unserer Luft und der Art, wie unsere Augen Farben aufnehmen. Wer diese drei Bausteine einmal verstanden hat, dem erklärt sich nebenbei auch, warum Sonnenuntergänge rot leuchten und warum der Himmel im Weltall schwarz bleibt.

Kurz erklärt: Sonnenlicht enthält alle Farben. Die Moleküle der Luft lenken kurzwelliges blaues Licht viel stärker in alle Richtungen ab als langwelliges rotes. Dieses gestreute Blau erreicht uns aus dem gesamten Himmel, deshalb erscheint er blau. Den Vorgang nennt man Rayleigh-Streuung.

Verständlich wird das mit einem Blick auf das Licht selbst. Sonnenlicht sieht für uns weiß aus, ist in Wirklichkeit aber eine Mischung aus allen Regenbogenfarben. Schickt man es durch ein Prisma, fächert es sich sichtbar in Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau und Violett auf. Jede Farbe schwingt in einer eigenen Wellenlänge: Rot in langen Wellen, Blau und Violett in kurzen. Genau dieser Unterschied entscheidet später über die Farbe des Himmels.

Auf dem Weg zu deinen Augen trifft das Sonnenlicht zunächst auf die Lufthülle der Erde, die fast nur aus winzigen Stickstoff- und Sauerstoffmolekülen besteht. An diesen Molekülen werden die Lichtwellen in alle Richtungen abgelenkt, ein Vorgang, den man Streuung nennt. Entscheidend ist, dass kurze Wellen dabei viel stärker gestreut werden als lange. Blaues Licht wird ungefähr zehnmal so kräftig im Himmel verteilt wie rotes. Während das rote Licht also weitgehend geradeaus weiterzieht, kommt dir das blaue aus jeder Richtung des Himmels entgegen. Deshalb leuchtet das ganze Himmelsgewölbe blau und nicht nur der Punkt, an dem die Sonne steht.

Streng genommen müsste der Himmel sogar violett sein, denn Violett hat eine noch kürzere Wellenlänge als Blau. Dass wir trotzdem Blau sehen, hat drei Gründe: Die Sonne strahlt von vornherein weniger violettes Licht ab, ein Teil davon wird in den oberen Luftschichten geschluckt, und unsere Augen reagieren ohnehin empfindlicher auf Blau als auf Violett. Aus dieser Mischung entsteht der vertraute hellblaue Farbton.

Warum Sonnenuntergänge rot leuchten

Steht die Sonne tief am Horizont, legt ihr Licht einen deutlich längeren Weg durch die Atmosphäre zurück als mittags. Auf dieser langen Strecke wird fast das gesamte blaue Licht zur Seite weggestreut, lange bevor es bei dir ankommt. Übrig bleibt vor allem das langwellige rote und orange Licht, das geradeaus durchdringt. Genau deshalb glühen Sonnenauf- und Sonnenuntergänge in warmen Farben. Liegt zusätzlich Staub, Rauch oder Dunst in der Luft, fällt das Farbenspiel noch kräftiger aus.

Gut zu wissen: Wolken erscheinen weiß, weil ihre vergleichsweise großen Wassertröpfchen alle Farben gleich stark streuen und sich diese wieder zu Weiß mischen. Im Weltraum fehlt dagegen die Luft, die das Licht streuen könnte. Deshalb sehen Astronautinnen und Astronauten selbst bei greller Sonne einen tiefschwarzen Himmel, genau wie über dem Mond, der praktisch keine Atmosphäre besitzt.

Den Effekt kannst du mit einfachen Mitteln zu Hause nachstellen. Fülle ein durchsichtiges Glas mit Wasser und gib einen kleinen Spritzer Milch hinzu, bis das Wasser leicht trüb wird. Leuchtest du nun mit einer Taschenlampe von der Seite hindurch, schimmert das Wasser bläulich, weil die feinen Milchteilchen das kurzwellige Licht streuen. Hältst du die Lampe dagegen direkt dahinter und blickst von vorn hindurch, wirkt der Lichtkegel gelblich bis rötlich, also so wie die Sonne am Abend.

Auf den Punkt

Der Himmel ist blau, weil die Luft das kurzwellige blaue Sonnenlicht in alle Richtungen streut, während das rote Licht weitgehend geradeaus zieht. Abends nimmt das Licht einen längeren Weg, das Blau wird weggestreut und der Himmel leuchtet rot. Ohne eine Atmosphäre, die das Licht streut, bliebe der Himmel dagegen schwarz.

Häufige Fragen

Warum ist das Meer blau?

Zum einen spiegelt die Wasseroberfläche den blauen Himmel. Zum anderen schluckt Wasser rotes Licht stärker als blaues, sodass in tieferem Wasser vor allem Blautöne übrig bleiben. Den Effekt erklären wir ausführlich im Beitrag Warum ist das Wasser blau?.

Warum ist der Himmel manchmal eher weißlich statt kräftig blau?

Sind viele Wassertröpfchen, Staub oder Schadstoffe in der Luft, streuen auch diese größeren Teilchen das Licht. Dann mischt sich Weiß ins Blau und der Himmel wirkt blasser, besonders nahe am Horizont.

Wäre der Himmel auf anderen Planeten auch blau?

Das hängt von der jeweiligen Atmosphäre ab. Auf dem Mars etwa lässt feiner rötlicher Staub den Tageshimmel beige bis rötlich erscheinen, während Sonnenuntergänge dort bläulich wirken. Bei uns ist es fast genau umgekehrt.

Quellen und weiterführende Links