Welche Farbe hat die Sonne, wenn Saharastaub in der Luft ist? Eine Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS).
Quelle: TROPOS.
(Bild: Tilo Arnhold, TROPOS)
Über den Saharastaub, der aktuell auch über Mitteldeutschland hinweg zieht, wird gerade viel in den Medien berichtet. Darunter findet sich oft die Behauptung, der Staub würde für besonders kräftige, rote Sonnenuntergänge sorgen. Das Gegenteil ist jedoch der Fall: Je mehr Staub in der Atmosphäre ist, umso mehr werden farbige Lichtanteile herausgefiltert. Übrig bleibt eine besonders blasse, weiße Sonne. Hier erklären wir dieses optische Phänomen.
Dr. Ulla Wandinger vom TROPOS lehrt seit über 20 Jahren Streutheorie und Atmosphärische Optik an der Universität Leipzig. Die Ursachen erklärt sie so: „Dass Saharastaub spektakuläre, farbige Sonnenauf- und -untergänge verursacht, ist ein weit verbreiteter Irrtum. Dafür sind die Staubpartikel schlicht zu groß. Mit einigen Mikrometern Durchmesser entsprechen sie etwa der Größe feiner Nebeltröpfchen. Wie diese streuen sie alle Farben gleich stark. Wenn das Sonnenlicht lange Wege durch die hochreichenden Staubschichten zurücklegt, entsteht wie im Nebel ein weißliches Licht. Auch die Sonne selbst ist beim Auf- und Untergang eher blass, weil aus ihrem Spektrum keine Farbe bevorzugt gestreut wird.
Farbige Sonnenuntergänge entstehen durch Streuung an Luftmolekülen und sehr kleinen Aerosolpartikeln, die beispielsweise aus Verkehrs- und Industrieabgasen entstehen und zehn- bis hundertmal kleiner sind als die Saharastaubkörnchen. Moleküle und kleine Partikel streuen blaues Licht sehr viel stärker als gelbes und rotes Licht. Das gestreute Licht, das wir als Himmelslicht sehen, erscheint blau. Das direkte Sonnenlicht verliert immer mehr Blauanteile, je länger die Strahlwege durch die Atmosphäre sind. Dadurch erscheint die Sonne am Horizont rot. Wolken und andere Objekte, die von der tief stehenden Sonne angestrahlt werden, leuchten dann ebenfalls rot.
Die Erscheinung des Sonnenauf- und -untergangs und die Farbvielfalt hängen aktuell immer davon ab, welche Art von Partikeln und Wolken sich gleichzeitig in der Atmosphäre befinden und wie sie sich in verschiedenen Höhenschichten verteilen. Oft überlagern sich die Farben verschiedener Streuprozesse, auch Absorption spielt eine Rolle. Spektakuläre Sonnenuntergänge können so beispielsweise durch Aerosolschichten in der Stratosphäre verursacht werden, die von Vulkanausbrüchen oder großen Waldbränden eingetragen werden. Wenn diese Schichten von der unter dem Horizont stehenden Sonne beleuchtet werden, vermischen sich rotes und blaues Streulicht zu faszinierenden Purpurfarben.“
Das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) in Leipzig untersucht den Einfluss von Staub auf die Atmosphäre seit seiner Gründung 1992. Seit über 25 Jahren finden dazu Laser-Messungen mit Lidar-Geräten weltweit statt. Diese „Lichtradare“ können die Menge und Höhe des Staubs in der Atmosphäre durch das zurückgestreute Licht messen. Im Laufe der Jahre wurden Methoden weiterentwickelt, um die Art der Partikel zu bestimmen. So kann zum Beispiel anhand der Polarisation des reflektierten Lichts festgestellt werden, ob Mineralstaub oder Rauch in der Luft schwebt. TROPOS koordiniert ein Netzwerk von Lidar-Geräten an verschiedenen Standorten. So messen PollyNet-Stationen außer in Deutschland auch in Finnland, Griechenland, Polen, Portugal, Südkorea, Tadschikistan und Zypern kontinuierlich per Laser den Staub in der Atmosphäre. Weitere Stationen sind in u.a. auf den Kapverdischen Inseln vorgesehen. Dazu kommen Kampagnenmessungen u.a. in Chile oder der Arktis. TROPOS ist so zusammen mit seinen Partnern in der Lage, Extremereignisse wie Saharastaubtransport, Ausbreitung von Waldbrandaerosol oder Vulkanasche zu erfassen. Die Messungen sind Teil der Europäischen Forschungsinfrastruktur für Aerosol, Wolken und Spurengase (ACTRIS). Durch die Kooperation vieler Forschungseinrichtungen in Europa werden künftig bessere Vorhersagen sowohl für die Luftqualität als auch für Wetter und Klima möglich. (Tilo Arnhold)
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