Wenn eine Person bei Sonnenschein keinen Schatten wirft, dann ist der Teufel im Spiel, zumindest in »Peter Schlemihls wundersamer Geschichte« des Dichters Adelbert Chamisso. Ein umgekehrtes, buchstäblich überirdisches Phänomen gibt es allerdings wirklich: Gelegentlich sieht man Kondensstreifen ohne das zugehörige Flugzeug – und daneben trotzdem den dunklen Schatten von beiden zusammen. Wie kann das sein?

Bei einem Beispiel sind die Schatten vom Flugzeug und seinen beiden Kondensstreifen in einer Wolkenschicht unterhalb des Flugzeugs zu sehen (siehe »Schattenverlust«). Die realen Kondensstreifen und ihre Abbildungen als Schatten liegen verhältnismäßig dicht beieinander. Daher kann man davon ausgehen, dass das Flugzeug entsprechend nahe über der Wolkenschicht fliegt. Das Sonnenlicht fällt ziemlich steil von schräg oben ein und lässt die Kondensstreifen in großer Helligkeit erstrahlen.

Demgegenüber ist die Intensität des Himmelslichts wesentlich geringer. Dabei handelt es sich um Licht, das von Teilchen in der Atmosphäre gestreut wird. Es ist etwa gleich hell wie das vom Flugzeug reflektierte Licht. Daher ist dessen Kontrast zum Hintergrund äußerst klein. Dann ist das Flugzeug mitunter gar nicht zu erkennen.

Bereits bei klarem Himmel kann man ein Flugzeug in der Reiseflughöhe von acht bis zehn Kilometern oft kaum noch ausmachen. Infolge der Wechselwirkung mit den Luftmolekülen wird das Sonnenlicht fast gleichmäßig in alle Richtungen gestreut (Rayleigh-Streuung). Das verhält sich ebenso beim vom Flugzeug reflektierten Licht, sodass sein Anblick mit zunehmendem Abstand im Himmelblau aufgeht.

Offenbar gilt das aber nicht für den Schatten des Flugzeugs auf oder in einer Wolke. Denn in diesem Fall blendet das Flugzeug als lichtundurchlässiges Gebilde das Sonnenlicht völlig aus. So entsteht in der sonst lichtdurchfluteten Wolke ein sehr dunkler Bereich. Wer als Passagier die Gelegenheit hat, den Schatten des eigenen Flugzeugs auf einer Wolkenwand zu sehen, kann sich leicht davon überzeugen, wie stark sich der Kontrast abzeichnet.

Zeugnisse eisiger Höhen

Doch warum gelten diese Überlegungen nicht gleichermaßen für die Kondensstreifen, die man deutlich sieht? Die Ursache für das unterschiedliche Verhalten liegt vor allem in der Beschaffenheit der Kondensstreifen. Sie sind künstliche Wolken, die in acht bis zwölf Kilometern Höhe in einer Umgebung mit übersättigter Luft entstehen. Dabei gehen überschüssige Wasserdampfmoleküle direkt in Eiskristalle über (Resublimation). Das passiert an Keimen, welche die Abgase reichlich zur Verfügung stellen. Bei anhaltend großer Feuchte können die Kondensstreifen stundenlang bestehen bleiben, sich zu zirrusartigen Wolken entwickeln und sich ausbreiten.

Die Eiskristalle sind in der Größenordnung von Mikrometern. Deswegen streuen sie durch sogenannte Mie-Streuung das auftreffende Sonnenlicht äußerst effizient fächerartig in Vorwärtsrichtung. Das heißt, es breitet sich vor allem in dieselbe Richtung aus wie die einfallenden Sonnenstrahlen.

Ein Kondensstreifen ist nicht flach. Daher trifft das Licht, das durch Vorwärtsstreuung bereits abgelenkt wurde, auf unzählige weitere Eiskristalle. Es kommt zu Mehrfachstreuung, die einen zunehmenden Anteil des Lichts immer mehr zu den Seiten lenkt. Der Kondensstreifen leuchtet daher auch abseits der direkten Sonnenstrahlachse intensiv weiß und hell.

Das erklärt die Helligkeit der Kondensstreifen. Sie beruht einerseits auf einer hohen Dichte streuender Teilchen in Form vieler Eiskristalle. Andererseits wird wegen deren Größe das Licht nicht in alle Richtungen gestreut, sondern fächerartig nach vorn und zu den Seiten – und demnach vor allem zur Erdoberfläche und zu den dort beobachtenden Personen.

Wenn man von Schatten spricht, dann denkt man meist an eine flächenartige Projektion. Bei den Schatten der Kondensstreifen und des Flugzeugs ist es etwas anders. Sie entfalten sich nicht auf einer Fläche, sondern erscheinen durch eine Wolkenschicht hindurch.

Vermutlich handelte es sich im vorliegenden Fall um eine typische Altostratus- oder Stratocumulus-Wolkenschicht. Sie besteht aus Wassertröpfchen und Eiskristallen, sodass auch in ihnen das Licht im Wesentlichen in Vorwärtsrichtung gestreut wird.

Anders als bei den Kondensstreifen mit ihrer großen Dichte von Eiskristallen ist diese Wolkenschicht aber relativ durchscheinend. Das Sonnenlicht wird nicht wesentlich durch Mehrfachstreuung abgelenkt und behält seinen Weg weitgehend bei. Das ist auch daran zu erkennen, dass man bei solchen Wolkenschichten die Sonne wie durch eine Milchglasscheibe hindurch sehen kann.

»Die Maschine an der Spitze der Flugbahn war so unsichtbar wie die Passagiere in ihrem Inneren«W. G. Sebald, deutscher Schriftsteller

Auf die Weise bleiben auch die dunklen Bereiche erhalten. Sie machen sich als Schatten bemerkbar.

Oft wird das scheinbare Verschwinden des Flugzeugs mit Defiziten des menschlichen Wahrnehmungsvermögens begründet. Dieses häufig genutzte Argument ist gar nicht nötig. Denn bereits die Physik erklärt das Phänomen, nicht erst die Physiologie. Diese entscheidet nur, wie deutlich wir es erleben.