Himmel (planetar)
Der Himmel, der sich über dem Horizont als scheinbare Halbkugel wölbt ¹), erhält seine blaue Färbung infolge der Streuung des Sonnenlichts in der Erdatmosphäre. Hierbei wird das kurzwelligere blaue Licht am einen Ende des sichtbaren Lichtspektrums stärker gestreut als das rote Licht am anderen Ende (Rayleigh-Streuung). Je nach Winkel zur Sonne ist das Streulicht unterschiedlich stark polarisiert.
¹) Tatsächlich erscheint uns die Himmelswölbung eher wie eine flache Schale, die am Horizont 2-3mal weiter entfernt ist als im Zenit. Dies liegt großteils am unterschiedlichen Himmelsblau und hat zur langen Dauer des geozentrischen Weltbildes beigetragen.
Die Sonnenstrahlung, die uns normalerweise weiß erscheint, ist in Wirklichkeit aus allen Farben zusammengesetzt. Bei der Lichtbrechung in einem Prisma ist dies deutlich zu erkennen. Dabei haben die blauen Anteile des Lichts die kürzeste, die roten Anteile die längste Wellenlänge. Trifft ein Sonnenstrahl auf ein Sauerstoff- oder Stickstoffmolekül, wird das Teilchen durch die Energie in Schwingungen versetzt und sendet seinerseits Lichtwellen aus. Wie Wasserwellen in einem Teich, nachdem ein Stein hineingeworfen wurde, strahlen diese in alle Richtungen aus - mit derselben Wellenlänge wie die ursprüngliche Komponente des Sonnenlichts. Blaues Licht wird dabei etwa 16mal so stark gestreut wie rotes.
Hat das Sonnenlicht die tieferen Schichten der Lufthülle durchdrungen, ist praktisch sein gesamter Blauanteil gestreut, während die anderen Farben den Weg relativ ungehindert überstanden haben. Deshalb erscheint uns auch die Sonne selbst als gelbliche Scheibe: Wenn ihr Licht bei uns ankommt, enthält es außer Blau noch die meisten Farben.
Wie aber kommen die unterschiedlichen Blautöne des Himmels zustande? An manchen Tagen erscheint er tiefblau an, anderen dagegen eher weißlich. Dieses Phänomen wird von atmosphärischen Teilchen verursacht, die größer sind als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts. Aerosole wie Staub, Rauch, Wassertröpfchen oder Eiskristalle reflektieren die einfallenden Sonnenstrahlen in alle Richtungen, fast unabhängig von der Wellenlänge. Da die Rückstrahlung ein Gemisch aus allen Farben des Sonnenlichts sind, erscheint der Himmel an Tagen, an denen sich viel kondensierte Feuchtigkeit in der oberen Atmosphäre befindet, deshalb eher weißlich-blau.
Auch die weißen „Schäfchenwolken“, die an schönen Tagen den blauen Himmel verzieren, sind nicht wirklich weiß, sondern grau. Doch streuen die Millionen von Wassertröpfchen, aus denen die Wolke besteht, das Sonnenlicht so stark, dass der Eindruck "weiß" entsteht.
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