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Abendrot | 01.08.2018
Abendrot | 01.08.2018

michael
 

  Lichtstreuung und Lichtbeugung in der Atmosph√§re  


Kleinste Staubpartikel, feine Wassertr√∂pfchen, aber auch Molek√ľle und Atome in der Atmosph√§re haben die Eigenschaft, einfallendes Sonnenlicht zu streuen. Es gibt eine Vielzahl von unterschiedlichen Streumechanismen, in der Atmosph√§renoptik sind jedoch zwei von gro√üer Bedeutung.

Die Rayleigh Streuung, die dann zum Tragen kommt, wenn die Teilchen an denen das Licht gestreut wird, kleiner ist als die Wellenlänge des Lichtes. Zum anderen gibt es die Mie Streuung, bei der die Teilchen genauso groß, oder größer sind als die Lichtwellenlänge.

Gerade bei tiefstehender Sonne erzeugen diese Teilchen farbintensive Sonnenauf- oder Untergänge.



Wolken vor der Sonne lassen f√§cheratige Strahlenkr√§nze entstehen, die sich √ľber den gesamten Himmel erstrecken k√∂nnen und sich am Sonnengegenpunkt als Gegend√§mmerungsstrahlen in einem Punkt wieder b√ľndeln.

Vulkanascheteilchen f√§rben den Abendhimmel in ein intensives rosa bis violett. Diese Erscheinung kann bei g√ľnstigen Wetterbedingungen an jedem klaren Abend nach Sonnenuntergang √ľber Wochen beobachtet werden.

Nach Sonnenuntergang zeigt sich im Gegensonnenbereich der aufsteigende Erdschatten als dunkelgraues Band.
Leuchterscheinungen durch Lichtstreuung sind im Idealfall fast t√§glich zu beobachten und in Form und Farbe kaum zu √ľbertreffen.


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Sonnenauf- und Sonnenuntergang (224)





Versinkt die Sonne hinter dem Horizont, spricht man vom Sonnenuntergang. F√ľr uns Beobachter auf der Erde hat es den Anschein, dass sich die Sonne bewegt, tats√§chlich aber dreht sich die Erde um sich selbst und vermittelt uns somit den Eindruck des t√§glichen Sonnenlaufes.

W√§hrend des Sonnenunterganges f√§rbt sich der Himmel meist rot-orange, er kann aber auch alle anderen Farben des Spektrums aufweisen. Verantwortlich f√ľr die r√∂tliche F√§rbung des Himmels und auch der untergehenden Sonne ist der l√§ngere Weg des Sonnenlichtes durch die Erdatmosph√§re. Hierbei wird das kurzwellige blaue Licht st√§rker gestreut als das langwellige Rote. Wandert die Sonne auch noch durch Luftschichten unterschiedlicher Temperatur und Dichte, wirkt sie verformt oder verzerrt.



Mondauf- und Untergang (11)





Genauso wie die Sonne ihre scheinbare Bahn am Himmel zieht; bedingt durch die Erdrotation; geht auch der Mond auf und unter. Der Unterschied liegt darin, das sich der Mond auch noch um die Erde dreht. Das ist der Grund warum er in zunehmenden- oder eben auch abnehmenden Phasen zu sehen ist.

Um die Zeit des Vollmondes ist er besonders beim Aufgehen ein sehr lohnenswertes Objekt am Abendhimmel. 0



Morgenrot und Abendrot (109)





Morgenrot und Abendrot entsteht auf die gleiche Weise, wie die r√∂tliche F√§rbung der Sonne bei Sonnenauf- bzw. Sonnenunterganng. Luft- und Wassermolel√ľle in der Atmosph√§re streuen das einfallende Sonnenlicht, welches durch die Horizontn√§he einen l√§ngeren Weg zur√ľcklegen muss, unterschiedlich stark.

Rotes und orangenes Licht wird weniger gestreut, dadurch sehen wir die Wolkenunterseite leuchtend rot oder orangefarben. Blaues Licht hingegen wird stärker gestreut und erreicht unser Auge nicht oder nur sehr wenig.

Tags√ľber, wenn die Sonne h√∂her am Himmel steht und das Licht nur einen kurzen Weg durch die Atmosph√§re zur√ľcklegen muss, wird das blaue Licht an den Luft- oder Staubmolek√ľlen so stark in alle Richtungen gestreut, sodass wie den Himmel blau sehen, verantwortlich daf√ľr ist die Rayleigh-Streuung.



D√§mmerung und Gegend√§mmerung (35)





Als D√§mmerung bezeichnet man den flie√üenden √úbergang vom Tag zur Nacht oder auch umgekehrt. Verantwortlich f√ľr die D√§mmerung ist die Atmosph√§re, den nur durch sie wird das einfallende Sonnenlicht in ihr gestreut und sorgt f√ľr die uns sichtbaren D√§mmerungsphasen.
Diese Farben sind sowohl in Richtung des Sonnenauf- bzw. Untergangpunktes, als auch am Sonnengegenpunkt zu beobachten.

Die D√§mmerung wird in drei verschiedene Typen untergliedert und richtet sich nach der Sonnendepression, also dem Stand der Sonne unterhalb des Horizontes. Nachfolgend wird das Szenario der Abendd√§mmerung erkl√§rt, es gilt nat√ľrlich in umgekehrter Reihenfolge in der Morgend√§mmerung.


die b√ľrgerliche D√§mmerung

von Sonnenuntergang bis zu einem Sonnentiefstand von 6¬į, lesen im Freien ist noch m√∂glich.



die nautische Dämmerung

Sonnentiefstand bis 12¬į, der Horizont ist noch erkennbar, helle Planeten und erste Sterne werden sichtbar.



die astronomische Dämmerung

Sonnentiefstand bis 18¬į. Ab dieser Depression sprechen wir von tiefster Nacht.


Die Dauer der einzelnen D√§mmerungsphasen richtet sich nach dem geographischen Standort auf der Erde. In √Ąquatorn√§he dauern die einzelnen D√§mmerungsphasen wesentlich k√ľrzer als z.B. hier in Deutschland.
Je nach Jahreszeit und geographischer Breite kann es auch vorkommen das bestimmte Dämmerungsphasen gar nicht eintreten, gerade um die Sommersonnenwende beispielsweise wird hier in Deutschland die astronomische Dämmerung gar nicht erreicht.


Viele anderen, hier vorgestellten Ph√§nomene geh√∂ren im Grunde auch zum Thema D√§mmerung, den sind in diesen drei verschiedenen D√§mmerungszeiten zu beobachten. Dazu geh√∂rt die Gegend√§mmerung, der Erdschattenbogen mit seinem Hauptd√§mmerungsbogen sowie das Purpurlicht. Sie alle entstehen durch Lichtstreuung in der Atmosph√§re, unabh√§ngig davon ob es sich um Luftmolek√ľle, Russ- und /oder Aschepartikel handelt.




Krepuskularstrahlen, Wolkenschatten (134)





Krepuskularstrahlen sind im Grunde genommen nichts anderes, als das durchdringende Sonnenlicht zwischen Wolken auf feinste Wassertr√∂pfchen oder Staubpartikel. Sind viele kleine Wolken am Himmel entstehen jede Menge feiner Sonnenstrahlen. Bei einer gro√üen Wolkenl√ľcke ensteht demnach ein breiterer Sonnenstrahl.

Ist die Luft dann auch noch ges√§ttigt mit Staubpartikel wie Asche oder Russ, kann das Sonnenlicht zus√§tzlich stark gestreut werden, dass zu weit reichenden Sonnenstrahlen f√ľhren kann.
Bei g√ľnstigen Bedingungen k√∂nnen sich Sonnenstrahlen bei tiefstehender Sonne √ľber den kompletten Himmel spannen. Obwohl alle Lichtstrahlen parallel von der Sonne aus bei uns ankommen, hat es immer den Anschein, die Strahlen w√ľrden sich alle in der Sonne treffen. Dies beruht auf einen perspektivischer Effekt, √§hnlich einer Stra√üe, die am Horizont immer enger zu werden scheint.

In ihrer Entstehungsweise sind Wolkenschatten √§hnlich oder sogar gleich wie die der Krepuskularstrahlen. Nur das hier √ľberwiegend Schattenw√ľrfe die Hauptrolle √ľbernehmen. Zieht eine Wolke vor die Sonne, kann sie bei dementsprechender Luftfeuchte einen Schatten auf eine dar√ľber oder darunter liegende Dunst- oder Schleierwolkenschicht werfen. Dies ist auch abh√§ngig vom Sonnenstand.



Gegend√§mmerungsstrahlen (55)





Bedingt durch den perspektivischen Effekt verlaufen diese Strahlen von der Sonne aus gehend √ľber den Himmel bis hin zum Sonnengegenpunkt, in dem sich die zuvor auseinander driftenden Strahlen scheinbar wieder b√ľndeln..
Bei diesem Effekt spricht man von Gegendämmerungsstrahlen, die relativ häufig beobachtet werden können. Besonders an Tagen mit wechselnder Bewölkung ist die Chance zur Beobachtung dieser Erscheinung recht hoch.



Oppositionseffekt (44)





Der Oppositionseffekt ist vom Aussehen zwar ähnlich dem Heiligenschein, in der Entstehung aber vollkommen unterschiedlich.
Auch hier ist eine Aufhellung um den eigenen Schatten auszumachen, doch diesmal sind keine Wassertropfen f√ľr das Aussehen zust√§ndig, sondern die Tatsache dass alle Gegenst√§nde die beleuchtet werden, im Sonnengegenpunkt ihren eigenen Schatten verdecken.

Wenn man z.B. auf einen Stein schaut, der in einer Linie SONNE-BEOBACHTER-STEIN auf dem Boden liegt, kann man nicht den Schatten des Steines sehen. Erst bei den Steinen daneben wird der Schatten wieder sichtbar. Dadurch ergibt sich diese Aufhellung.



Purpurlicht (45)





Das Purpulicht entsteht kurz nach Sonnenuntergang und ist dann zu beobachten, wenn viele Staub-, Asche- oder Rußpartikel in der oberen Atmosphäre vorhanden sind. Häufig ist das Purpurlicht nach einem größeren Vulkanausbruch oder einem Waldbrand zu sehen.
Es kann bei g√ľnstigen Windbedingungen mehrere Wochen beobachtet werden. Das besondere dabei ist die intensive Himmelsf√§rbung bei einem zun√§chst klaren und wolkenlosen Himmel.
Kurz nach Sonnenuntergang sieht man dann deutliche Strukturen wie B√§nder oder Streifen am Himmel die √ľberwiegend r√∂tlich, rosa oder violett erscheinen. Bis zu einer Stunde (manchmal auch l√§nger) nach Sonnenuntergang kann das Purpurlicht zu sehen sein. Es entsteht durch Lichtstreuung an den Aschepartikeln innerhalb der Atmosph√§re.



Bishop¬īscher Ring (26)





Sereno Edward Bishop (1827 - 1909), beobachtete am 5.Sep.1883 eine gro√üfl√§chige, wei√ülich-rosa gef√§rbte Korona mit einem Durchmesser zwischen 50 - 60¬į vor blauem Himmel.
Grund daf√ľr war der Ausbruch des Vulkanes Krakatau am 27.Aug.1883 der mit einer gewaltigen Explosion gro√üe Mengen von Asche und Staub in die Atmosph√§re schleuderte.

Die meisten heutigen Beobchtungen zeigen, dass der Bishop¬īsche Ring von der Sonne aus gesehen bl√§ulich wei√ü erscheint und nach au√üen hin einen rotbrauen Rand aufwei√üt, der einen Radius bis zu 28¬į hat. Dies l√§sst nach den g√§ngigen Beugungsgleichungen und Theorien darauf schlie√üen, dass die Partikel an denen das Licht gebeugt wird, winzig klein sein m√ľssen, etwa zwischen 0,002 -0003mm im Durchmesser.

Neben Aschepartikeln k√∂nnen auch winzige Sandk√∂rner, der sogenannte "Saharastaub", f√ľr Bishop¬īsche Ringe sorgen. Meist sind sie im Durchmesser aber nicht gr√∂√üer als 40¬į.


Lichtbeugung an Bl√ľtenpollen (27)





Wenn im Fr√ľhjahr die Pflanzen bl√ľhen, gibt es bei g√ľnstigen Verh√§ltnissen eine weitere Lichterscheinung zu beobachten; die Bl√ľttenpollenkoronen.
F√ľr die Entstehung sind hier einzelne Pollen verantwortlich, die das Sonnenlicht beugen und so Farbkr√§nze entstehen lassen. Durch unterschiedliche Formen der Bl√ľtenpollen, ist auch das Aussehen der farbigen Ringe um Sonne oder Mond unterschiedlich.

Kreisrunde Rapspollen erzeugen runde Koronen. Die Birkenpollen sind elliptisch, demnach ist auch die Korona elliptisch. Es gibt auch noch Pollen mit Unregelm√§√üigkeiten, wie Ausbuchtungen oder Einschl√ľsse. Diese Koronen weisen dann eine Verdickung an den Seiten sowie nach oben und unten an der Korona auf.



Kondensstreifenschatten (21)





An Tagen mit lang anhaltenden Kondensstreifen und starken H√∂henwinden, lassen sich eindrucksvollen Schattenw√ľrfe beobachten. Wenn ein Kondensstreifen sich langsam der Sonne n√§hert, wird der Schatten sichtbar.
Besonders eindrucksvoll sieht es aus, wenn unterhalb der Flugroute sich eine Dunstschicht oder d√ľnne Wolkendecke befindet, dann wird der Schatten auf diese projiziert.

Bei blauen Himmel hingegen l√§sst sich f√ľr einen kurzen Moment, n√§mlich genau dann wenn der Kondensstreifen sie Sonne verdeckt, der Schattenwurf als dunkle Linie bis zum Sonnengegenpunkt beobachten.



Erdschattenbogen und Hauptd√§mmerungsbogen (Widerschein) (43)





Ist die Sonne gerade untergegangen, erscheint auf der gegen√ľberliegenden Seite ein dunkles Band knapp √ľber dem Horizont.
Dieses dunkle Band ist der Erdschattenbogen der nach Sonnenuntergang sichtbar wird und ein paar Minuten danach stetig höher steigt.
Da die Erde von der Sonne beleuchtet wird, wirft sie einen Schatten in der Raum und somit auch zuvor in die d√ľnne Atmosph√§re.

Er entsteht, da die Sonne den gekr√ľmmten Erdrand in die gegen√ľber liegende D√§mmerung projiziert. √úber diesem Bogen zeigt sich bei
guten Bedingungen ein rosafarbendes Band; der Hauptdämmerungsbogen (Widerschein).

Die F√§rbung des Erdschattenbogens ist nicht auf die Rayleigh-Streuung zur√ľckzuf√ľhren, sondern durch die Chappuis-Absorption des Ozons.

W√§hrend die Rayleigh-Streuung am Westhimmel gelbes und rotes Licht zum Betrachter schickt, filtert Ozon oranges Licht bis zu 40% heraus. Ausreichend um den Himmel w√§hrend der D√§mmerung √ľber uns blau erscheinen zu lassen.
Grund daf√ľr ist der lange Weg durch die Atmosph√§re der das Sonnenlicht zur√ľcklegt, ca. 35x l√§nger als zur Mittagszeit.

Der Erdschattenbogen wird somit erst durch die vorhandene Ozonschicht sichtbar.





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