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Lexikon der Optik: atmosphärische Optik

atmosphärische Optik, die Lehre von den optischen Erscheinungen und Vorgängen in der Atmosphäre. Die verschiedenartigen Bestandteile der Atmosphäre beeinflussen die Lichtstrahlen von der Sonne, vom Mond, von Sternen und von künstlichen Lichtquellen und lassen unter Umständen eindrucksvolle optische Erscheinungen entstehen. So bilden sich durch Beugung an kleinen Wolken- und Nebeltröpfchen mit Durchmessern von 5 bis 40 μm oder an Eiskriställchen im durchscheinenden Licht farbige Kränze, im reflektierten Licht farbige Glorien. An großen Wassertropfen entstehen durch Brechung, innere Reflexion und Beugung die Regenbögen. An Eiskristallen – in unseren Breiten vorwiegend Cirrusstratus-Wolken – werden durch Brechung und Reflexion die farbigen oder auch farblosen Halos erzeugt. Die zahlreichen kleinen Schwebeteilchen der Atmosphäre, die zusammen den atmosphärischen Dunst bilden, sowie die Luftmoleküle selbst streuen das Sonnenlicht. Im ersten Falle handelt es sich um Mie-, im zweiten Falle um Rayleigh-Streuung. Wesentlich sind in der Atmosphäre auch Mehrfachstreuprozesse. Die Streuvorgänge geben Anlaß zur Entstehung der kurzwelligen Himmelsstrahlung und der vielfältigen Dämmerungserscheinungen. Durch die Streuung erleidet die Sonnenstrahlung eine Extinktion, zu der zusätzlich die Absorption durch Wasserdampf, Kohlendioxid und Ozon beiträgt. Messungen der Sonnen- und Himmelsstrahlung werden mit verschiedenartigen meteorologischen Strahlungsmeßgeräten vorgenommen. Die von der Sonne und den Sternen ausgehenden Lichtstrahlen verlaufen wegen der nach oben abnehmenden Luftdichte in der Atmosphäre schwach gekrümmt. Extreme Temperaturschichtungen in den unteren Luftschichten können so starke Krümmungen der Lichtstrahlen zur Folge haben, daß Luftspiegelungen auftreten. Turbulenzen in der Atmosphäre führen zu Szintillationen. Die wechselnden Extinktionsvorgänge in der Atmosphäre verursachen größere Schwankungen der Sichtweite (Sicht) natürlicher Ziele. Künstliche Lichtquellen ermöglichen eine aktive, optisch-spektroskopische Sondierung der Atmosphäre (Lidar).

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