Warum ist der Himmel blau und das Weltall schwarz?

Warum ist der Himmel blau, aber das Weltall schwarz?

Wenn wir an den Himmel blicken, erscheint er uns blau. Gleichzeitig wissen wir, dass das Weltall, in dem die Erde schwebt, schwarz ist. Warum gibt es diesen Unterschied? Die Antwort liegt in einem Phänomen, das als Rayleigh-Streuung bezeichnet wird.

Rayleigh-Streuung

Sonnenlicht ist eine elektromagnetische Welle, die aus einem Spektrum verschiedener Wellenlängen besteht. Wenn dieses Licht durch die Erdatmosphäre wandert, interagiert es mit Molekülen und Partikeln in der Luft. Diese Partikel sind viel kleiner als die Wellenlängen des Lichts.

Wenn Licht auf ein Partikel trifft, kann es gestreut, absorbiert oder durchgelassen werden. Die Rayleigh-Streuung ist eine Art der Streuung, die auftritt, wenn die Partikelgrößen kleiner sind als die Wellenlänge des Lichts.

Streuung von Sonnenlicht in der Atmosphäre

Wenn Sonnenlicht in die Atmosphäre eindringt, trifft es auf Moleküle von Stickstoff und Sauerstoff. Diese Moleküle sind viel kleiner als die Wellenlängen des Sonnenlichts und streuen das Licht in alle Richtungen.

Kurzwellige Lichtwellen, wie violettes und blaues Licht, werden stärker gestreut als langwellige Lichtwellen, wie orangefarbenes und rotes Licht. Dies liegt daran, dass kurzwellige Lichtwellen eine höhere Frequenz haben und somit mehr Energie aufweisen, was zu einer stärkeren Wechselwirkung mit den Molekülen führt.

Der blaue Himmel

Wenn wir zum Himmel blicken, sehen wir das gestreute Licht, das hauptsächlich aus blauen und violetten Wellenlängen besteht. Diese Farben dominieren unsere Sicht, weshalb der Himmel blau erscheint.

Das schwarze Weltall

Das Weltall hingegen ist schwarz, weil es keine Partikel gibt, die das Sonnenlicht streuen können. Im Gegensatz zur Atmosphäre, die mit Molekülen gefüllt ist, ist das Weltall ein nahezu perfektes Vakuum. Es enthält einige Partikel, wie z. B. Staub und Gas, aber ihre Dichte ist zu gering, um das Licht effektiv zu streuen.

Wenn Sonnenlicht das Weltall durchquert, trifft es auf keine Hindernisse, die es streuen könnten. Daher wird das Licht nicht zum Betrachter zurückgeleitet und der Weltraum erscheint schwarz.

Schlussfolgerung

Der Unterschied in der Farbe zwischen Himmel und Weltall ist auf die Rayleigh-Streuung zurückzuführen. In der Atmosphäre streuen Moleküle das Sonnenlicht, wobei kurzwellige Lichtwellen, wie z. B. blau und violett, dominieren. Im Weltraum hingegen gibt es keine Partikel, die das Licht streuen können, weshalb es schwarz erscheint.