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Atmosphärenoptik

Das Leuchten des Heiligenscheins

Glorien zählen zu den schönsten atmosphärischen Phänomenen, sind aber lange rätselhaft geblieben. Nun trug überraschend der optische Tunneleffekt zu ihrer Erklärung bei. Forscher haben dabei auch gelernt, den Einfluss von Wolken auf den Klimawandel besser vorherzusagen.
Das Leuchten des Heiligenscheins

Wenn Sie das nächste Mal eine Flugreise unternehmen, machen Sie doch mal ein kleines Experiment. Wählen Sie einen Fensterplatz, von dem aus Sie den Schatten des Flugzeugs auf den Wolken sehen können. Dafür müssen Sie herausfinden, wie die Sonne während des Flugs relativ zum Flugzeug steht. Wenn Sie Glück haben, belohnt Sie eine der schönsten atmosphärischen Erscheinungen für die Mühe: ein mehrfarbiger Strahlenkranz, der den Schatten des Flugzeugs auf der Wolkenoberfläche umgibt. Auch Bergsteiger können dieses Glorie oder Gloriole genannte Phänomen gelegentlich sehen. Erreichen sie bei Sonnenaufgang einen leicht in Wolken gehüllten Berggipfel, erscheint um den Schatten ihres Kopfs auf den nahen Wolken ebenfalls ein leuchtender Heiligenschein.

Die erste Beschreibung einer Glorie veröffentlichte 1748 ein französisches Expeditionsteam. "Eine Wolke, die uns umhüllt hatte, löste sich auf und ließ die Strahlen der aufgehenden Sonne hindurch", berichteten die Mitglieder der wissenschaftlichen Entdeckungsreise über Beobachtungen, die sie ein Jahrzehnt zuvor auf dem Gipfel des Pambamarca im heutigen Ecuador gemacht hatten. "Dann sah jeder von uns seinen auf die Wolke fallenden Schatten … und das Erscheinen eines Halos oder einer Glorie um den Kopf, bestehend aus drei oder vier konzentrischen Ringen in sehr hellen Farben… Das Überraschendste daran war, dass jeder der sechs oder sieben Anwesenden das Phänomen nur um den Schatten seines eigenen Kopfes sah und nicht um die Köpfe der anderen."

Auch wenn dieser Gedanke naheliegt: Für die Entstehung einer Glorie spielt der Schatten des Beobachters (oder des Flugzeugs) gar keine Rolle. Glorie und Schatten treffen nur deshalb zusammen, weil sie beide entgegengesetzt zur Sonne liegen. Das gibt uns einen ersten Hinweis auf die Natur von Glorien: Es muss sich um einen Effekt handeln, bei dem das Sonnenlicht um nahezu 180 Grad in seine Ursprungsrichtung zurückgestreut wird. Außerdem haben offenbar Wolken eine wichtige Funktion…

Mai 2012

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Mai 2012

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  • Quellen

Nussenzveig, H. M.: Diffraction Effects in Semiclassical Scattering. Cambridge University Press, 1992

Nussenzveig, H. M.: Light Tunneling in Clouds. In: Applied Optics 42, S. 1588 – 1593, 20. März 2003

Nussenzveig, H. M.: Light Tunneling. Progress in Optics 50. Elsevier, New York 2007

Zender, C. S., Talamantes, J.: Solar Absorption by Mie Resonances in Cloud Droplets. In: Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 98, S. 122 – 129, März 2006