Himmel
Laut Asterix und Obelix fürchteten sich die Kelten, dass ihnen der Himmel auf den Kopf fällt. Aber bis heute hat er es noch nicht gemacht.
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Warum ist der Himmel blau?
Dieses Beispiel zeigt dir die Arbeitsweise in der Wissenschaft.
- Hier ist sie unsere Forschungsfrage im Bereich der Physik: „Warum ist der Himmell blau?“ Das ist eine Frage, die wir uns wohl alle schon gestellt haben.
- Die Hypothese lautet: Das Himmelsblau entsteht durch das Auftreffen des Sonnenlichts auf die Atmosphäre (= Lufthülle, die die Erde umgibt). Denn in der Nacht ist der Himmel schwarz.
- Als Methode wählen wir die Beobachtung und Messung. Wie verändert sich das Blau des Himmels im Lauf des Tages. Hängt es davon ab, wie viel Feuchtigkeit oder Staub in der Luft ist.
- Diese Beobachtungen und Messungen müssen mehrfach über eine längere Zeit durchgeführt und aufgezeichnet werden. Dann muss die Beobachtungen mit grundlegenden Theorien der Physik in Einklang gebracht werden. Das Sonnenlicht besteht aus verschiedenen Farben (siehe Regenbogen), die sich zu weiß mischen. Die Luft setzt sich aus winzigen Teilchen zusammen. Zu Mittag legt das Sonnenlicht einen kurzen Weg durch die Atmosphäre bis zur Erdoberfläche zurück. Am Morgen und Abend ist dieser Weg länger.
- Das Forschungsergebnis ist: Der Himmel ist blau, weil am meisten die blauen Anteile des Sonnenlichts durch die Luftteilchen in verschiedene Richtungen abgestrahlt, also „gestreut“ werden. Das lässt den Himmel blau erscheinen. Die anderen Anteile des Lichts treffen auf seltener auf die Luftteilchen. Würdest du die Sonne direkt ansehen (bitte nicht machen) wirkt sie deshalb gelb.
Diese Streuung wird übrigens „Rayleigh-Streuung“ genannt.
Morgen- und Abendröte
Bei Sonnaufgang und Sonnenuntergang ist der Weg des Sonnenlichts durch die Erdatmosphäre länger. Das Licht kann also von viel mehr Luftteilchen abgestrahlt werden. Das bedeute, dass zuerst die blauen Anteile später die gelben und roten Anteile gestreut werden. Der Himmel erscheint dann orange rot.
Rayleigh-Streuung
Der Physiker John William Strutt (1842-1919) trug den Titel Baron Rayleigh. Er hat als erster diese Streuung beschrieben und somit geklärt warum der Himmel blau ist! Das war erst Ende des 19. Jahrhunderts. 1904 erhielt er den Nobelpreis für Physik, allerdings für andere Forschungen.