Die Artikel Weiter sehen - mehr verstehen und Noch weiter sehen - umso mehr verstehen wurden sehr oft geklickt. Wir haben auch viele E-Mails zu diesem Thema erhalten. Wir haben eure Fragen notiert, die sich vor allem auf Phänomene beziehen, die von der Erde aus betrachtet werden müssen. Diesen haben wir die folgenden Inhalte gewidmet.

 

Der Himmel ist blau - die Wolken sind weiß

Die Farbe des Himmels und der Wolken wird durch die Streuung von Sonnenlicht in der Atmosphäre verursacht. Die bläuliche Farbe des Himmels entsteht hauptsächlich durch Rayleigh-Streuung.

Wenn Sonnenlicht in die Erdatmosphäre eindringt, wird es von den Gasmolekülen und kleinen Partikeln in der Atmosphäre gestreut - geteilt. Die kürzeren Wellenlängen des weißen Lichtes (wie Blau und Violett) werden stärker gestreut als die längeren Wellenlängen (wie Rot und Gelb). Da Blau eine kürzere Wellenlänge hat, wird es stärker gestreut und bestimmt daher die Farbe des Himmel während des Tages.

Wolken erscheinen weiß, weil sie das gesamte sichtbare Lichtspektrum streuen. Das Streulicht von den vielen Wassertropfen oder Eiskristallen in den Wolken führt dazu, dass alle Farben des Lichts gleichmäßig gestreut und reflektiert werden. Da weißes Licht eine Kombination aller Farben ist, erscheinen die Wolken für das menschliche Auge in der Regel weiß.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Farben des Himmels und der Wolken je nach Wetterbedingungen und Atmosphärenzusammensetzung variieren können. In der Dämmerung und bei Sonnenuntergang können zum Beispiel andere Farbtöne dominieren, da das Sonnenlicht durch eine dickere - dichtere Atmosphäre hindurchtritt.

Die Farbe der Wolken hängt stark von der Art und Dichte der enthaltenen Partikel ab. Graue oder schwarze Wolken deuten oft darauf hin, dass die Wolken mit Niederschlag, wie Regen oder Hagel, verbunden sind, oder dass die Sonne aufgrund der Dichte der Wolken weniger Licht durchlassen kann. Sie absorbieren mehr Licht.

 

Manchmal erscheint der Himmel in vielen bunten Farben

Während des Sonnenaufgangs steht die Sonne am Horizont und das Sonnenlicht durchläuft eine längere Strecke durch die Atmosphäre. Dies führt zu einer stärkeren Streuung der kürzeren Wellenlängen (Blau und Violett), während die längeren Wellenlängen (Rot, Orange und Gelb) dominieren. Der Himmel kann während des Sonnenaufgangs in warmen, rötlichen, pinken, violetten und orangefarbenen Tönen erscheinen. Dieser Vorgang wiederholt sich beim Sonnenuntergang. In beiden Fällen trägt die atmosphärische Dispersion (Brechung des Lichtes)  zur Veränderung der sichtbaren Farben bei und schafft die charakteristische Färbung des Himmels während des Sonnenaufgangs und Sonnenuntergangs.

 

Kondensstreifen am Himmel

Kondensstreifen, auch als "Contrails" bekannt, sind schmale Streifen aus Kondenswasser oder Eiskristallen, die sich bilden, wenn warme, feuchte Abgase von Flugzeugtriebwerken in die kältere Umgebungsluft der oberen Atmosphäre gelangen. Die Entstehung von Kondensstreifen folgt einem ähnlichen Prinzip wie das Entstehen von Wolken: Der Wasserdampf in den Flugzeugabgasen kondensiert und bildet winzige Wassertropfen oder Eiskristalle. Diese Kondensstreifen können sich dann weiter ausdehnen und zu langen, schmalen Streifen am Himmel werden.

Die Sichtbarkeit und das Aussehen von Kondensstreifen können je nach Luftfeuchtigkeit, Temperatur und atmosphärischen Bedingungen variieren. In bestimmten Fällen können Kondensstreifen für längere Zeit bestehen bleiben und sich sogar ausbreiten, während sie in anderen Fällen schnell wieder verschwinden können.

 

Die Farben der Sonne

Die Farbe der Sonne variiert je nach dem Punkt, an dem sie am Himmel steht und wie ihre Strahlen durch die Atmosphäre der Erde gelangen.

Gelbe Sonne: Die Sonne erscheint normalerweise gelb, wenn sie am höchsten Punkt am Himmel steht, das heißt während des Sonnenhöchststands oder in der Mitte des Tages. In diesem Fall durchquert das Sonnenlicht eine kürzere Strecke durch die Erdatmosphäre, und die kürzeren Wellenlängen (wie Blau und Violett) werden weniger gestreut, während die längeren Wellenlängen (wie Gelb und Rot) dominieren.

Rote Sonne: Bei Sonnenaufgang oder Sonnenuntergang steht die Sonne tiefer am Horizont. In dieser Position durchquert das Sonnenlicht eine größere Strecke durch die Erdatmosphäre. Die längeren Wellenlängen (Rot und Orange) werden weniger gestreut, während die kürzeren (Blau und Violett) stärker gestreut werden. Das führt dazu, dass die Sonne während des Sonnenaufgangs oder Sonnenuntergangs eher rötlich erscheint.

Die Streuung von Licht in der Atmosphäre beeinflusst also die sichtbare Farbe der Sonne zu verschiedenen Tageszeiten.

 

 Regenbogen

Ein Regenbogen entsteht durch die Brechung und Reflexion von Sonnenlicht in Regentropfen in der Atmosphäre.

Das einfallende Sonnenlicht besteht aus verschiedenen Farben mit unterschiedlichen Wellenlängen. Wenn das Licht in einen Regentropfen eintritt, wird es gebrochen oder gebeugt, da die verschiedenen Farben unterschiedlich stark gebrochen werden. Das Licht wird im Inneren des Regentropfens reflektiert, wenn es die Rückseite der Tropfenoberfläche erreicht. Das reflektierte Licht tritt aus dem Regentropfen aus und wird erneut gebrochen, wenn es die Vorderseite des Tropfens erreicht.

Durch diese Prozesse werden die verschiedenen Farben des Lichts getrennt. Das resultierende Spektrum erscheint in einem kreisförmigen Bogen, wobei die roten Farben auf der Außenseite des Bogens und die violetten auf der Innenseite liegen.

Ein klassischer Regenbogen hat die Farben Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Indigo und Violett (in dieser Reihenfolge), wobei Rot die äußerste Farbe ist. Ein Doppelregenbogen kann auch auftreten, wenn das Licht zweimal innerhalb des Regentropfens reflektiert wird. Die Bedingungen für das Entstehen eines Regenbogens umfassen das Vorhandensein von Regentropfen in der Atmosphäre und die Anwesenheit von Sonnenlicht, das die Tropfen erreicht, wobei der Betrachter sich gegenüber der Sonne befindet.

Am Ende des Regenbogens kann man einen Schatz oder sein Glück finden? Nein, man kann das Ende eines Regenbogens nicht physisch erreichen, weil ein Regenbogen ein optisches Phänomen ist, das von der Position des Betrachters abhängt. Das Ende des Regenbogens erscheint oft am Boden, aber es ist eine optische Täuschung. Der Regenbogen ist eigentlich ein Kreis, der sich um den Schatten des Betrachters erstreckt. Da jedoch der Horizont, Gebäude oder andere Hindernisse die Sicht blockieren, sehen wir normalerweise nur einen Teil des Kreises, und es erscheint so, als ob der Regenbogen auf dem Boden "landet".

Es gibt also kein tatsächliches Ende des Regenbogens, das man erreichen könnte. Es bleibt aber ein faszinierendes optisches Phänomen (vgl. Fata Morgana).

 

Polarlichter

Polarlichter, auch als Nordlichter (Aurora Borealis) oder Südlichter (Aurora Australis) bekannt, sind atmosphärische Phänomene, die in den polaren Regionen auftreten. Sie entstehen durch Wechselwirkungen zwischen energiereichen Teilchen von der Sonne und den Gasmolekülen in der Erdatmosphäre. Bei Sonneneruptionen werden geladene Teilchen in den Weltraum ausgestoßen. Das Magnetfeld der Erde lenkt diese Teilchen entlang der Magnetfeldlinien zu den jeweiligen magnetischen Polen ab. In der oberen Atmosphäre kollidieren sie mit Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen, was zur Anregung dieser Moleküle führt. Beim Zurückfallen in den Grundzustand emittieren die Moleküle Licht in verschiedenen Farben je nach getroffenen Element. Polarlichter sind besonders in den Polarregionen zu beobachten, wo die Magnetfeldlinien zusammenlaufen und Kollisionen wahrscheinlicher sind. Das Ergebnis sind faszinierende Lichterscheinungen am Himmel, die von Menschen in den nördlichen oder südlichen Breitengraden als beeindruckendes Naturphänomen wahrgenommen werden.

Das Magnetfeld der Erde erfüllt mehrere wesentliche Aufgaben. Vor allem schützt es die Erde vor den geladenen Teilchen des Sonnenwinds, indem es diese Partikel ableitet und so die Atmosphäre vor Erosion bewahrt. Die Magnetosphäre, eine schützende Hülle um die Erde, wird durch das Magnetfeld gebildet und dient dazu, schädliche Strahlung abzulenken aber auch zu absorbieren. Das Erdmagnetfeld hat auch scheinbar Einfluss auf unser Klima.

Das Erdmagnetfeld ist nicht konstant und hat sich im Laufe der Zeit mehrmals umgepolt, was bedeutet, dass die magnetischen Pole getauscht haben. Die letzte Umpolung ereignete sich vor ca. 780 000 Jahren. Es gibt keine festen historischen Zeitpläne für dieses Ereignis. Statistisch gesehen ist aber die Umkehrung zufolge längst überfällig.

 

Elmsfeuer

Das Elmsfeuer kannst du an hohen, spitzen Gegenständen, wie zum Beispiel Schiffsmasten, Kirchtürmen, Bergspitzen und Stacheldrahtzäunen beobachten. Es tritt auch an Frontscheiben von Flugzeugen auf.

Auch im Gebirge, bei einer nahenden Gewitterfront, tritt dieses Wetterphänomen auf. Besonders im Bereich des Gipfelkreuzes kann es, gepaart mit einem charakteristischen Surren (Pickelsausen), zu diesen Erscheinungen kommen.

Bei einem Elmsfeuer besteht unmittelbare Blitzgefahr. Elmsfeuer ist ein atmosphärisches Leuchten und erscheinen aufgrund der Spektrallinien der Gase Sauerstoff und Stickstoff in der Erdatmosphäre blauviolett.

 

Jahreszeiten

Die Entstehung der Jahreszeiten ist eng mit der Neigung der Erdachse und ihrer Umlaufbahn um die Sonne verbunden. Die Erdachse ist um etwa 23,5 Grad gegenüber der Umlaufbahn geneigt. Diese Neigung und die elliptische Form der Erdumlaufbahn führen zu den vier Jahreszeiten: Frühling, Sommer, Herbst und Winter.

Im Frühling, der um den 20. März auf der Nordhalbkugel beginnt, steht die Nordhalbkugel in einer Position, in der sie mehr direktes Sonnenlicht empfängt. Die Tage werden länger, die Temperaturen steigen, und die Natur erwacht aus dem Winter.

Der Sommer beginnt um den 21. Juni auf der Nordhalbkugel. Zu diesem Zeitpunkt erreicht die Nordhalbkugel ihren Höhepunkt in der Neigung zur Sonne. Die Tage sind am längsten, die Sonneneinstrahlung ist intensiver, und es ist die wärmste Jahreszeit.

Der Herbst beginnt um den 23. September auf der Nordhalbkugel. Die Neigung der Erdachse bewirkt, dass die Nordhalbkugel zu diesem Zeitpunkt wieder weniger direktes Sonnenlicht erhält. Die Tage werden kürzer, und die Temperaturen beginnen zu fallen. Die Blätter der Bäume verfärben sich, und es ist Erntezeit.

Der Winter beginnt um den 21. Dezember auf der Nordhalbkugel. Zu diesem Zeitpunkt steht die Nordhalbkugel in ihrer Umlaufbahn am weitesten von der Sonne entfernt. Die Tage sind am kürzesten, die Temperaturen sinken, und es ist die kälteste Jahreszeit.

Der Golfstrom, eine warme Meeresströmung im Atlantik, beeinflusst ebenfalls die Temperaturen Europas. Er transportiert Wärme aus den Tropen in nördlichere Breitengrade, was dazu beiträgt, dass die Temperaturen in Regionen wie Westeuropa milder sind, als es aufgrund ihrer geografischen Breitengrade zu erwarten wäre. Der Golfstrom spielt somit eine bedeutende Rolle bei der Temperaturmoderation und beeinflusst die lokalen Klimabedingungen.

 

Polartag - Polarnacht

Der Polartag und die Polarnacht sind astronomische Phänomene, die auf der Neigung der Erdachse und ihrer Umlaufbahn um die Sonne beruhen. Diese Gegebenheiten führen zu extremen Licht- und Dunkelheitsverhältnissen in den Polarregionen.

Die Erdachse ist um etwa 23,5 Grad geneigt. Während ihres Umlaufs um die Sonne behält die Erde diese Neigung bei. Das hat zur Folge, dass zu unterschiedlichen Zeiten des Jahres die Sonnenstrahlen unterschiedlich stark auf die verschiedenen Teile der Erde treffen.

Der Polartag tritt in den Polarregionen auf, wenn eine der Hemisphären im Sommer stärker zur Sonne geneigt ist. Innerhalb des Polarkreises, einem Breitengrad etwa 23,5 Grad vom Nord- oder Südpol entfernt, bedeutet dies, dass die Sonne für einen längeren Zeitraum nicht untergeht. Die Polarregionen erleben dann rund um die Uhr Tageslicht, und der Himmel bleibt tagelang erhellt.

Die Polarnacht hingegen tritt im Winter auf, wenn die Neigung der Erdachse dazu führt, dass eine Hemisphäre von der direkten Sonneneinstrahlung abgeschnitten ist. Innerhalb des Polarkreises bedeutet dies, dass die Sonne für eine längere Zeit nicht aufgeht. Während dieser Periode herrscht rund um die Uhr Dunkelheit in den Polarregionen.

Diese jahreszeitlichen Veränderungen beeinflussen nicht nur die Helligkeit, sondern auch das Klima, die Tierwelt und das tägliche Leben in den Polarregionen. Der Wechsel zwischen Polartag und Polarnacht ist ein bemerkenswertes Beispiel für die Dynamik der Erdachse und ihrer Position in Bezug auf die Sonne.