Das Sonnenlicht besteht aus elektromagnetischen Wellen, die die
Moleküle der Luft wie kleine Sendeantennen zum Schwingen anregen. Das
nennt man Streuung. Wie bei jeder Antenne wächst die Stärke der
Abstrahlung umgekehrt proportional zur vierten Potenz der Wellenlänge,
d.h. blaues Licht mit 300 nm wird 32 mal stärker gestreut als rotes
Licht mit 600 nm Wellenlänge.
Somit streut die Luft kurzwelliges blaues Licht kreuz und quer...der Himmel wird blau.
Wenn Licht gestreut wird treten auch Polarisationseffekte auf:
In einem Abstand von 90° von der Sonne ist das gestreute Licht am
stärksten polarisiert (d.h. es schwingt nur in einer Schwingungsebene).
Die beiden Bilder von heute zeigen es:
Das untere Bild ist mit einem Polarisationsfilter in der
Schwingungsebene aufgenommen, das Licht kommt durch. Beim oberen Bild
ist der Filter so gedreht, dass er das polarisierte Licht blockt. Dort
ist der Himmel dunkel.
Die Sonne steht, wie man an den Schatten sehen kann, links oben außerhalb des Bildes.
Einen solchen Versuch kann man auch mit einer Polarisations-Sonnenbrille durchführen.
Übrigens, wenn heute Abend die Sonne unter geht, ist logischerweise der Bereich der stärksten Polarisation im Zenit.
Die starke Streuung des blauen Sonnenlichtes erklärt auch die
roten Sonnenunter oder -aufgänge. Auf dem Weg durch die Luft ist das
gesamte blaue Licht seitwärts gestreut worden und nur noch das rote
langwellige Licht kommt in unser Auge.
Im Mittel kommt rotes Licht über 60 km weit bevor es gestreut
wird, blaues Licht dagegen wird schon nach wenigen Kilometern gestreut.
Sobald aber die Streuzentren nicht mehr deutlich kleiner als die
Lichtwellenlängen sind, gilt das alles nicht mehr. Wassermoleküle und
Staubteilchen streuen das Licht unabhängig von der Wellenlänge.
Wolken erscheinen uns daher weißlich-grau und es treten auch keine Polarisationseffekte auf.
Interessanter Vergleich:
Unsere Atmosphäre wirkt auf das Sonnenlicht wie ein optischer
einachsiger Kristall. Wären wir in einem solchen Kristall würden wir das
eingestrahlte Licht gerötet sehen und um uns herum würde der Kristall
blau erscheinen.
In den Bildern ist auch der Mond markiert (Weitwinkel, sehr klein). Erfsteht links von der stärksten Abdunklung, ist also weniger als 90° von der Sonne entfernt. Und in der Tat: Wir haben einige Tage nach Halbmond (da wäre er 90° entfernt), wie die Teleaufnahme zeigt.
Übrigens: Nachher dran denken...bei einer totalen Sonnenfinsternis reicht eine Sonnenbrille nicht als Schutz...die Polarisationssonnenbrille wird außerdem erst 1947 erfunden...und steht 1919 nicht zur Verfügung.
