Dämmerungserscheinungen

Wohl jeder Mensch ist von der Übergangszeit zwischen Tag und Nacht besonders angetan. Wer vielleicht in seinem Urlaub einen Sonnenuntergang am Meer erlebt, spürt die besondere Faszination, die der Wechsel der Tageszeiten und die Farbspiele der Dämmerung auf den Menschen ausüben.

Welche Dämmerungserscheinungen kann man eigentlich bei genauerem Hinsehen beobachten?

Und was kann man mit besonders viel Glück erleben?

Ablauf der Dämmerung

Im Folgenden wird ein Sonnenuntergang mit Abenddämmerung beschrieben. In der Morgendämmerung treten die Erscheinungen in umgekehrter Reihenfolge auf.

Sonnenstand Dämmerungsphase Bezeichnung Erscheinungen
+5° bis 0° - Tagdämmerung Rotfärbung und Deformation der Sonne
- Sonnenuntergang Grüner Strahl
0° bis -2° bürgerliche Dämmerung helle Dämmerung farbiger Horizontalstreifen
klarer Schein
brauner Ring
Erdschatten
Hauptdämmerungsbogen
Widerschein
-2° bis -6° bürgerliche Dämmerung Hauptpurpurdämmerung farbiger Dämmerungsstreifen
Hauptpurpurlicht
Erdschatten
untere Gegendämmerung
-6° bis -12° nautische Dämmerung Zwischendämmerung farbiger Horizontalstreifen
Nachpurpurlicht
-12° bis -18° astronomische Dämmerung farbarme Dämmerung erste Aufhellung am Horizont

Wenn sich die Sonne dem Horizont zuneigt, fällt zunächst ihre gelbe, später rote Färbung auf. Diese kommt durch den ständig länger werdenden Lichtweg zustande, den das Sonnenlicht bei flachem Stand über dem Horizont zurück legen muss. Der blaue Anteil des Lichtes wird durch die Luftmoleküle stark gestreut (deshalb ist der Taghimmel auch blau und nicht schwarz). Es bleibt nur der rote Anteil übrig.

Ein zweites Phänomen fällt auf: die Sonne erscheint nicht nur größer, was aber eine optische Täuschung ist, sondern sie ist auch eigenartig abgeplattet. Dies ist wiederum keine optische Täuschung sondern Realität. Die Lufthülle der Erdatmosphäre hat andere optische Brechungseigenschaften als das Vakuum des umgebenden Weltraums. Es treten Lichtbrechungseffte auf, wie man sie beispielweise von einer wassergefüllten Schüssel kennt. Hier treten die Effekte zwischen Luft und Wasser auf. Legt man eine Münze in die Schüssel und schaut von oben auf die Wasseroberfläche, sieht man die Münze tief unten auf dem Boden liegen. Verändert man langsam seinen Blickwinkel und sieht schräg von der Seite auf die Schüssel, "wandert" die Münze plötzlich mit. Sie scheint viel flacher zu liegen. Ähnlich verhält es sich mit der Sonne. Über dem Horizont ist die Brechung in der Atmosphäre (Refraktion) stärker als bei höheren Sonnenstand. Über dem Horizont beträgt sie ca. 0,6°. Das heisst, die Sonne ist eigentlich gerade hinter dem Horizont verschwunden, wenn wir beobachten wie der untere Sonnenrand den Horizont berüht! Da die Refraktion zum Horizont stark zunimmt, ist auch der untere Sonnenrand stärker abgeplattet als der obere. Unterschiedlich dichte Luftschichten können den Sonnenrand weiter stark deformieren.


Sonnenuntergang an der Ostsee, Deformationen der Sonnenscheibe durch Refraktion (Sommer 1997, f8/500-Spiegeltele)

Selten ist beim Sonnenuntergang der Grüne Strahl (auch grüner Blitz genannt) sichtbar. Weitere Informationen hier.

Die Dämmerungserscheinungen beruhen auf der Streuung des Sonnenlichts in der Erdatmosphäre. Noch bevor die Sonne untergeht kann man in Horizontnähe eine schwache Gelb- bis Rotfärbung wahrnehmen. In der hellen Dämmerung treten zunächst die farbigen Horizontalstreifen hervor. Sie können bis zur Zwischendämmerung beobachtet werden und wechseln langsam Farbe und Intensität. Über dem Sonnenuntergangspunkt ist der klare Schein oberhalb des Horizontalstreifens als helle, halbkreisförmige Fläche erkennbar. Er wird in etwa 30° Höhe durch den sehr schwachen und verwaschenen braunen Ring begrenzt. Auf der Gegenseite zieht mittlerweile langsam der Erdschatten herauf. Über dem Horizont ist er als fahl blau-grauer Streifen sichtbar, der oberhalb durch ein rotbraunes Band, dem Hauptdämmerungsbogen, begrenzt wird. Oberhalb des Hauptdämmerungsbogens ist als verwaschener heller Fleck der Widerschein erkennbar. Die Erscheinungen auf der Gegenseite werden auch Gegendämmerung genannt.


Gegendämmerung. Hauptdämmerungsbogen und Erdschatten (11. Dezember 2002, Canon Powershot G2)

Wenn die Hauptpurpurdämmerung einsetzt, geht aus dem klaren Schein das Hauptpurpurlicht hervor. Es taucht den halbkreisförmigen Bereich über dem Westhorizont in Purpurblau bis Purpur. Seine Intensität ist davon abhängig, ob in der oberen Atmosphäre kleine Aerosolteilchen vorhanden sind (Nähere Erläuterungen hier). Meist ist es eher schwach ausgebildet, manchmal sogar fast fehlend. Der farbige Horizontalstreifen wird langsam in seiner Farbe immer intensiver. Auf der Gegendämmerungsseite ist der Erdschatten weiter empor gestiegen und verblasst langsam. Am Horizont ist die untere Gegendämmerung erkennbar, ein schwacher Abglanz des farbigen Dämmerungsstreifen.


Schwaches Purpurlicht wie es oft beobachtet werden kann. (11. Dezember 2002, Canon Powershot G2)

In der Zwischendämmerung konzentriert sich das Geschehen auf die Seite des Sonnenuntergangs. Selten ist das schwache Nachpurpurlicht zu beobachten. Der mittlerweile meist glutrote Dämmerungsstreifen hebt sich kontrastreich gegen den meist tiefblauen Dämmerungshimmel und bei genügender atmosphärischer Transparenz gegen einen fast schwarzen Horizont ab.

An dieser Stelle muss man sich eigentlich fragen, warum der Dämmerungshimmel noch blau erscheint? Der Himmel wird eigentlich von atmoshärischem Streulicht dominiert und müsste gelb-orange erscheinen, da der Blauanteil durch die Rayleight-Streuung verloren geht. Da der Dämmerungshimmel jedoch blau ist, muss es andere Ursachen geben. Verursacher der auch "Blauen Stunde" genannten Dämmerungszeit ist die Ozonschicht. Ozon ist nicht nur ein sehr effektiver UV-Filter, sondern auch der Spektralbereich zwischen gelb über orange bis rot wird absorbiert. Übrig bleibt blau. Nach Sonnenuntergang geht das Himmelsblau vom Tagblau durch gestreutes Licht in Ozonblau über. Dem geübten Beobachter wird mit diesem Wissen auch auffallen, dass sich der Farbton des Himmelsblau ändert. Dabei spielt der Sonnenstand eine wichtige Rolle. Je tiefer die Sonne steht umso länger ist der Weg durch die Ozonschicht und umso effiktiver die Absorption. Die Ozonschicht ist auch für die Färbung des Erdschattens verantwortlich. In Sterne und Weltraum Nr. 8/2001 (2) ist ein sehr ausführlicher Artikel zu diesem Thema veröffentlicht worden.


Quellen:
1/ Brandt, Müller, Splittgerber (1984): Himmelsbeobachtungen mit dem Fernglas. 2. Auflage J.A. Barth-Verlag Leipzig
2/ Hoeppe, G. (2001): Die blaue Stunde des Ozons. in SuW 8/2001, S. 632 ff.

© Alexander Wünsche