Die Verfärbung der Sonne ist ein alltägliches Phänomen. Höher am wolkenfreien Himmel erscheint die Sonne gelblich. Wenn sie sich dem Horizont nähert, verfärbt sie sich meist orange-rötlich. Diese Verfärbung wird hauptsächlich durch die sogenannte Rayleigh-Streuung des Sonnenlichts an Luftmolekülen verursacht. Charakteristisch ist dabei, dass die Streuung bei größerer Wellenlänge sehr viel geringer ist als bei kleinen Wellenlängen. Während kurzwelliges blaues Licht verstärkt gestreut wird, wird langwelliges rotes Licht zum Beobachter transmittiert.
„In sehr seltenen Fällen erscheint die Sonne leuchtend blau oder auch grün. Auch in Greifswald wurde das Phänomen der blauen Sonne im Jahr 1950 beobachtet und von W. Gelbke vom Observatorium aus fotografiert. Um eine Blauverfärbung der Sonne zu erreichen, muss die rote Komponente des Sonnenlichts beim Durchgang durch die Atmosphäre stärker unterdrückt werden als die blaue. Dies kann prinzipiell durch folgende Prozesse verursacht werden: Absorption des Sonnenlichts durch molekulare Bestandteile der Atmosphäre, Absorption durch Aerosole oder sogenannte Mie-Streuung an Aerosolen. Die Rayleigh-Streuung an Luftmolekülen hingegen erschwert das Auftreten einer blauen Sonne“, berichtet Prof. Dr. Christian von Savigny vom Institut für Physik der Universität Greifswald.
In historischen Überlieferungen finden sich zahlreiche Berichte über ungewöhnliche Verfärbungen der Sonne. Sie stehen in vielen Fällen in direktem Zusammenhang mit Vulkanausbrüchen oder Waldbränden. Blaue Sonnen sind insbesondere nach dem Ausbruch des Vulkans Krakatoa im Jahr 1883 an vielen Orten beobachtet und dokumentiert worden. Forschende haben die Erklärungen für das Phänomen der blauen Sonne nun mit Hilfe von Strahlungstransfersimulationen systematisch untersucht. Dabei wurden alle möglichen Erklärungsansätze berücksichtigt. Auch der Einfluss der Rayleigh-Streuung auf die Ergebnisse wurde, im Gegensatz zu vielen früheren Studien, genau modelliert. So konnte die Absorption durch molekulare Bestandteile wie beispielsweise Ozon und Wasser ausgeschlossen werden. Ebenso ausgeschlossen werden konnte die Absorption durch Aerosole. Die Berechnungen zeigten, dass das Phänomen auf „anomale Streuung“ zurückzuführen ist. Anomal bedeutet, dass die Streuung der Sonnenstrahlung im sichtbaren Spektralbereich entgegen dem sonst üblichen Verhalten mit steigender Wellenlänge stärker wird. Dieses Phänomen tritt nur auf, wenn alle Aerosolpartikel ungefähr die gleiche Größe haben und annähernd einen Radius von etwa 500 Nanometern haben. Diese Bedingungen treten in der Natur nur selten auf.
Weitere Informationen
Die Untersuchungen wurden im Rahmen der DFG Forschungsgruppe VolImpact (Volcanic impact on atmosphere and climate, FOR 2820) durchgeführt, die vom Institut für Physik der Universität Greifswald koordiniert wird.
Veröffentlichung
Wullenweber N., Lange A., Rozanov A., von Savigny C. (2021): „On the phenomenon of the blue sun“, in: Climate of the Past, 17, 969–983, research highlight, https://doi.org/10.5194/cp-17-969-2021.
Ansprechpartner an der Universität Greifswald
Prof. Dr. Christian von Savigny
Institut für Physik
Felix-Hausdorff-Straße 6, 17489 Greifswald
Telefon 03834 420 4720
csavignyphysik.uni-greifswaldde