Blau wird stärker gestreut
Sonnenlicht enthält alle Farben. Auf dem Weg durch die Atmosphäre trifft es auf Stickstoff- und Sauerstoffmoleküle, die viel kleiner sind als die Wellenlänge des Lichts. Solche winzigen Teilchen lenken kurzwelliges Licht weit stärker ab als langwelliges — man nennt das Rayleigh-Streuung. Die Stärke der Streuung wächst mit der vierten Potenz der Frequenz: Blaues Licht um 450 nm wird etwa fünf- bis sechsmal so stark gestreut wie rotes um 700 nm.
Das gestreute blaue Licht kommt aus allen Richtungen des Himmels zu uns — deshalb leuchtet der ganze Himmel blau, nicht nur die Gegend um die Sonne.
Warum nicht violett?
Violett hat eine noch kürzere Wellenlänge und wird noch stärker gestreut. Trotzdem sehen wir den Himmel blau. Drei Gründe kommen zusammen: Die Sonne strahlt weniger violettes als blaues Licht ab, ein Teil davon wird hoch oben in der Atmosphäre verschluckt, und unser Auge ist für Violett deutlich weniger empfindlich als für Blau. Was wir wahrnehmen, ist eine Mischung, die uns als Himmelblau erscheint.
Abendrot und Morgenrot
Steht die Sonne tief, legt ihr Licht einen viel längeren Weg durch die Luft zurück. Unterwegs wird fast alles Blau zur Seite gestreut; was geradeaus bei uns ankommt, ist der rote und orange Rest. Deshalb ist die tiefe Sonne rot — und die Wolken, die sie von unten anstrahlt, leuchten mit. Ob „Abendrot“ auch „Gutwetterbot“ ist, prüft der Faktencheck Wettermythen.
Warum Wolken weiß sind
Wolkentröpfchen sind viel größer als Luftmoleküle — etwa so groß wie oder größer als die Wellenlänge des Lichts. Solche Teilchen streuen alle Farben ungefähr gleich stark. Alle Farben zusammen ergeben Weiß. Wird eine Wolke sehr dick, kommt unten kaum noch Licht an: Sie wirkt grau bis fast schwarz, obwohl sie aus demselben Wasser besteht. Wie Wolken entstehen, steht auf Wie Wolken entstehen.
Dunst und Saharastaub: der milchige Himmel
Enthält die Luft viele größere Teilchen — Feuchtigkeit, Abgase, Pollen oder Staub —, streuen auch sie alle Farben ähnlich. Das Himmelblau wird dann blasser, weißlicher. Bei Saharastaub kann der Himmel gelblich wirken und die Sonne trüb; Sonnenstrom und UV-Strahlung sinken spürbar (Saharastaub, UV-Index). Ein tiefblauer Himmel ist deshalb auch ein Zeichen für saubere, trockene Luft.
Nicht in die Sonne schauen
Wer den Farben des Himmels nachgeht, sollte nie direkt in die Sonne blicken — auch nicht bei Dunst oder tiefem Sonnenstand, und schon gar nicht durch ein Fernglas.
Quellen
Rayleigh-Streuung und Mie-Streuung sind physikalisches Lehrbuchwissen; eine allgemeinverständliche Darstellung bietet der DWD im Wetterlexikon (Stichwort Himmelsblau, Streuung) — dwd.de.
Die Zahl „fünf- bis sechsmal“ folgt aus dem Verhältnis (700 / 450)4 ≈ 5,9.