Am letzten Wochenende (2. und 3. April 2016) konnte man - bei genügender Aufmerksamkeit - einige interessante meteorologische Erscheinungen beobachten, über die es sich lohnt, ein paar Worte zu verlieren. Links, über Großbritannien, ein Tiefdruckwirbel (dreht sich entgegen dem Uhrzeigersinn), rechts, über der Mitte Europas, ein Hochdruckgebiet (dreht sich im Uhrzeigersinn) und dann noch ein Hochdruckgebiet über den Kapverden. Und dort, wo sie sich treffen, entsteht, von Nordafrika kommend über die iberische Halbinsel und Frankreich, eine kräftige Strömung, die warme, mit feinem Staub aus der Sahara angereicherte Luft gen Norden - also auch bis nach Deutschland - transportiert (die Strömung von Süd nach Nord führte übrigens im nördlichen Alpenvorland zu Föhn - auch ein interessantes Thema).
Nun ja, die Luft war halt am 2. und 3. April 2016 staubgeschwängert, was am Sonntag Nachmittag zu einer zunehmenden Trübung des am Morgen noch blauen Himmels führte (siehe Foto oben). Grund dafür war die Streuung des Lichtes an diesen feinen Staubpartikeln, die, wie gesagt, noch vor kurzem durch Staubstürme in der Sahara in die obere Troposphäre verfrachtet wurden. Und damit sind wir bei einem grundlegenden physikalischen Vorgang - der Lichtstreuung. Bei ihr muß man im Zusammenhang mit meteorologischen Phänomenen erst einmal zwei verschiedene "Sorten" unterscheiden. Die eine davon ist für den strahlend blauen Himmel eines sonnigen Tages und die andere für die Weißfärbung der diesen strahlend blauen Himmel zierenden Schäfchenwolken verantwortlich.
Und dazu muß man Folgendes wissen. Das sichtbare Licht ist eine Mischung aus von der Sonne ausgehenden Lichtwellen unterschiedlicher Wellenlänge (Maximum bei etwa 550 nm), die man mittels eines Regenbogens (oder, wenn man gerade keinen zur Hand hat, Glasprismas) in ein farbiges Spektrum (von Violett über Blau, Gelb zu Rot) aufsplitten kann.
Nun ist es so - und Lord Rayleigh hat das schon vor einige Zeit herausgefunden - daß Partikel, die nicht größer als 10 bis 20% der Lichtwellenlänge sind, das Violett und das Blau bis zu 15 mal so stark streuen, als rotes Licht. Das an solchen Teilchen gestreute Licht enthält dann einen besonders großen violetten und blauen Anteil, weshalb wir es als "blau" wahrnehmen. Gelbes und rotes Licht wird dagegen von Partikeln dieser Größe kaum beeinflußt. Glücklicherweise haben gerade die Luftmoleküle die richtige Größe, um besonders das blaue Licht zu streuen, was uns tags bei wolkenlosen Himmel und trockener Luft einen stahlblauen Himmel beschert (der Marshimmel ist nicht so schön, er ist dauerhaft schmutziggelb und der Mondhimmel tiefschwarz - dort gibt es ja auch keine Luft zum streuen). Wenn nun gen abends sich die Sonne dem Horizont nähert, wird der Lichtweg durch die Atmosphäre immer länger und immer mehr blaues Licht wird aus der Lichtbahn zu uns herausgestreut. Nur der rote Anteil (da von den Luftmolekülen weitgehend unbeeinflußt) kann ungestört unser Auge erreichen. Was wir sehen, ist eine sich langsam von Orange nach Rot verfärbende Sonnenscheibe, auf der man manchmal sogar mit bloßem Auge (wenn die Extinktion genügend groß ist, daß man es mit sich selbst verantworten kann, ungeschützt zur Sonne zu blicken) Sonnenflecken erkennen kann, wenn sie groß genug sind.
Nun gibt es aber auch Partikel, die bedeutend größer sind als Luftmoleküle - z. B. Wassertröpfchen oder feiner Saharastaub. Auch bei ihnen tritt Lichtstreuung auf, was jeder bestätigen kann, der nachts einmal mit eingeschalteten Fernlicht in eine Nebelbank gefahren ist... Nur ist diese Streuung wellenlängenunabhängig, weshalb das gestreute Licht weiß erscheint - was ein gewisser Herr Mie erforscht hat. Man nennt deshalb diese Art von Streuung Mie-Streuung im Gegensatz zur Rayleigh-Streuung, die uns manchmal zu unserer Freude einen blauen Himmel beschert.
Und damit können wir gleich erklären, warum bei trockener Luft der Himmel tiefblau und bei mehr feuchter Luft entsprechend blasser ist - die mikroskopisch kleinen Wassertröpfchen streuen nämlich weißes Licht, was sich mit dem blauen Licht zu einem milchigblauen Himmel mischt... Ein deutliches Anzeichen übrigens dafür, dass es mit dem schönen Wetter langsam bergab geht...
Das, was die Wassertröpfchen machen, macht auch der noch feinere Saharastaub (oder manchmal auch Pollen, z. B. wenn die Getreidefelder blühen und deren Pollen durch Wind in höhere Luftschichten gelangen), nur das hier die Farbe etwas mehr ins Gelbliche geht. Wenn also Saharastaub in der Luft ist, wird beim Sonnenuntergang (und natürlich auch beim Sonnenaufgang) auch ein Teil des roten Lichtes aus dem Lichtweg heraus gestreut, wodurch die Sonne keine schön rot-orangene Färbung mehr annimmt, sondern stattdessen eher eine mehr schmutziggelb-weiße Farbe erhält. Und genau das konnte man am Wochenende beobachten...
