AhA: Warum ist Luft durchsichtig?

Für Astronauten ist Sternegucken ein schöner Zeitvertreib. Allerdings: Dort draußen funkeln die Sterne nicht. Raumfahrer sehen den Himmel anders als wir.

Wenn Lichtstrahlen zuvor die Erdatmosphäre durchqueren, werden sie an Luftschichten unterschiedlicher Temperatur gebeugt. Deshalb tanzen Sterne vor unseren Augen. Schaut man dagegen aus einer Raumstation, stehen sie ganz ruhig da. „Ihr stummes Dasein drückt einfach nur die unendliche Stille des Universums aus“, sagt der Astronaut Ulrich Walter.

Tagsüber überstrahlt die nahe Sonne sämtliche Sterne. Auch ihre Lichtstrahlen durchdringen die Atmosphäre nicht ungehindert. Zwar ist die Luft transparent, weil ihre Hauptbestandteile, Stickstoff- und Sauerstoffmoleküle, das für unsere Augen sichtbare Sonnenlicht nicht absorbieren. Wenn die Atmosphäre jedoch gar keinen Einfluss auf das Licht hätte, wäre der Himmel rund um die helle Sonnenscheibe auch tagsüber schwarz statt blau.

Wie Joachim Curtius vom Institut für Atmosphäre und Umwelt der Goethe-Universität in Frankfurt am Main erläutert, tummeln sich in einem Raum von der Größe eines Zuckerwürfels Trillionen Luftmoleküle. Die Moleküle selbst sind winzig, einige hundert Mal kleiner als die Strecke, die es zurücklegen muss, ehe es auf einen Nachbarn trifft. „Der Raum ist also vergleichsweise leer.“

Doch der Weg eines Lichtstrahls durch die Atmosphäre ist lang. Irgendwann kommt es zu einer Begegnung. „Das Licht wird dabei an den Luftmolekülen gestreut, blaues Licht stärker als rotes.“ Dieses Streulicht färbt den Himmel blau.

Im Unterschied zum sichtbaren Licht erreicht das energiereichere ultraviolette Sonnenlicht den Erdboden nicht in voller Intensität. Es wird in der uns schützenden Ozonschicht aufgefangen. Die Atmosphäre lässt auch die niederenergetische Infrarotstrahlung zum großen Teil nicht ungehindert passieren. Um das Infrarotlicht ferner Galaxien und junger Sterne zu registrieren, schicken Astronomen Teleskope ins All.

Zwischen UV- und Infrarotstrahlung hat die Atmosphäre ein Fenster. Sie ist genau in dem Teil des Lichtspektrums durchsichtig, für den unsere Augen empfindlich sind. Aber nicht nur da. Wir können auch Radiowellen aus dem All empfangen und ins Universum hineinhorchen. Ist da wer? Thomas de Padova