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bis zu 8 oder 10° über den Horizont. [* 2] Kurz darauf erscheint der stahlgraue, glanzlose Erdschatten in Gestalt eines Segmentes, welches, wenn sein Gipfel die Höhe von etwa 2° erreicht hat, eine horizontale Erstreckung von 60-70° einnimmt. Das emporsteigende graue Segment bedeckt allmählich den rothen Streifen des Osthimmels und erreicht in den letzten Augenblicken seiner Sichtbarkeit eine Höhe von 12 bis 14°, wenn die Sonne [* 3] sich etwa 4° unter dem Horizont befindet.
Ungefähr 20 Minuten nach Untergang der Sonne, nämlich wenn sie etwa 3 ½° unter den Horizont gesunken ist, beginnt der dritte Teil der Dämmerung, welchen man als die Periode des »ersten Purpurlichtes« bezeichnen kann. In einer Höhe von etwa 25° erscheint auf dem Himmelsblau, das schon viel von seiner Helligkeit verloren hat, eine zwischen Rosenrot und Purpur liegende Färbung, die anfangs so schwach ist, daß sie nur von einein geübten Auge [* 4] wahrgenommen werden kann. Sie nimmt jedoch rasch an Lichtstärke zu und dehnt sich nach oben und unten zu einer fast kreisförmigen Scheibe mit sehr verwaschenen Rändern aus, deren Radius bis zu den farbigen Schichten des Westens fortwährend wächst.
Die Mitte dieser Scheibe, die am lebhaftesten rot gefärbt erscheint, entspricht der Stelle, wo die erste Rötung erschien. Betrachtet man in diesem Zeitpunkte die nach W. gewendeten Gegenstände, z. B. Gebäude, Gebirge 2c., welche nach Sonnenuntergang nach und nach dunkel geworden waren, so sieht man sie plötzlich mit rosigem Licht [* 5] wieder aufleuchten (Nachglühen der Alpen). [* 6] Einige Minuten nach seinem Erscheinen erreicht das Purpurlicht seine größte Lichtstärke, und zwar in dem Augenblick, in welchem im O. jede Spur von rötlicher Färbung verschwindet und die Sonne bis etwa 4° unter den Horizont gesunken ist.
Inzwischen hat die Scheibe des Purpurlichts ihren untern Rand in die farbigen Schichten hinabgetaucht, in deren Nähe sie das Aussehen eines zarten Vorhanges annimmt, der langsam herabsinkt. Da die Mitte der Scheibe sich schneller senkt als die Scheibe selbst, während ihr Halbmesser fortwährend wächst, so verwandelt sie sich bald in einen Halbkreis und schließlich in ein Segment von geringer Höhe und großer Breite. [* 7] Nach wenigen Augenblicken, sobald die Sonne etwa 6° unter dem Horizont steht, ist alles verschwunden.
Manchmal erscheint das Purpurlicht von dunkeln Streifen durchzogen, welche das Blau des Himmels durchschimmern lassen (Dämmerungsstrahlen); sie haben den Verlauf größter Kreise, [* 8] die nach dem Orte der Sonne konvergieren, und sind nichts andres als die Schattenkegel irdischer Gegenstände oder auch von Wolken, die sich unter dem Horizont befinden.
Kaum ist das erste Purpurlicht erloschen, so erscheint die ganze Erdoberfläche in düstern Schatten [* 9] getaucht. Bald jedoch wird die gefärbte Schicht im W. etwas lebhafter, die rötliche Färbung an der Unterseite nimmt an Lichtstärke zu, der darüber liegende gelbe Streifen wird leicht orangefarben, während im NW. und SW. die Basis der Schicht, welche bereits grau geworden war, manchmal bis zur Höhe von 1 oder 2° eine sehr schwache braunrote Färbung annimmt. Am Osthimmel sieht man manchmal gleichzeitig auf einige Augenblicke eine kaum wahrnehmbare düster rosenrote Färbung, und ein geübtes Auge kann darüber die Spuren eines zweiten grauen Segments erkennen. Kurz darauf, wenn die Sonne die Tiefe von etwa 7° erreicht hat, kann man unter günstigen Umständen ein zweites Purpurlicht beobachten, welches ungefähr in derselben Höhe wie das erste sich
bildet, wie dieses an Lichtstärke und Ausdehnung [* 10] zunimmt, aber schneller hinter den Horizont versinkt. Das zweite Purpurlicht erreicht seine größte Helligkeit, die jedoch im allgemeinen geringer ist als die des ersten, wenn die Sonne etwa 9° unter dem Horizont steht. Nachdem auch das zweite Purpurlicht (bei einer Sonnentiefe von etwa 12°) verschwunden ist, wird der ganze Himmel [* 11] dunkel, nur im W. bleibt ein kleiner, schwach rötlichgelber Streifen und über diesem noch die weißliche Aureole, welche mittlerweile sich immer mehr gesenkt hat. Nach kurzer Zeit verschwindet auch der gelbliche Streifen, und es bleibt nur noch die weißliche Aureole, welche nach und nach von einem dunkeln, von oben herabsinkenden Schleier, dem Erdschatten, verdeckt wird. - Die Morgendämmerung zeigt im ganzen denselben Gang [* 12] der Erscheinungen wie die eben geschilderte Abenddämmerung, nur in umgekehrter Reihenfolge.
Die Dämmerungserscheinungen, deren normaler Verlauf soeben beschrieben wurde, erregten die allgemeine Aufmerksamkeit, als sie mit ungewöhnlicher Pracht und Stärke [* 13] vom Herbst 1883 bis Frühjahr 1884 und teilweise mit abnehmendem Glänze bis Sommer 1886 auftraten. Die in diesem Zeitabschnitt beobachteten Morgen und Abendröten stimmten zwar in der Reihenfolge ihrer Phasen mit der normalen Dämmerung überein, unterschieden sich von ihr aber durch größere Farbenpracht und durch ungewöhnlich lange Dauer.
Unmittelbar vor Sonnenaufgang oder gleich nach Sonnenuntergang zeigte sich oer ganze Himmel gelb beleuchtet; die Beleuchtung [* 14] war diffus, so daß man das dunkle Segment des Erdschattens nicht mit scharfer Begrenzung wahrnehmen konnte. Das erste Purpurlicht war räumlich viel ausgedehnter und weniger deutlich begrenzt, und oft zeigte sich der ganze Himmel mit purpurnen Tönen übergossen. Ganz enorm endlich war die Ausdehnung und Lichtstarke des zweiten Purpurlichts; es erreichte sein Maximum ungefähr 70-80 Minuten nach Sonnenuntergang wie gewöhnlich, erreichte aber eine Gesamtdauer von 2 Stunden und darüber.
Während der Periode dieser ungewöhnlichen Dämmerungserscheinungen bis in den Sommer 1886 zeigte sich ferner um die Sonne, auch wenn sie noch hoch am Himmel stand, ein rötlichbrauner Ring von 40-50° Durchmesser, in dessen Mitte die Sonne stand, und dessen zwischen der Sonne und dem innern Rande des rötlichen Ringes gelegene Fläche weißlich oder bläulichweiß erschien. Man nannte diese Erscheinung den Bishopschen Ring, weil S. Bishop in Honolulu [* 15] ihn im September 1883 zuerst beobachtete.
Man sah den
Ring besonders deutlich, wenn die
Sonne durch Ballenwolken oder durch ein Gebäude, in dessen
Schatten
der Beobachter stand, verdeckt war. Diese außergewöhnlichen Lichterscheinungen waren stets begleitet von einer eigentümlichen
rauchigen Trübung der
Atmosphäre, welche bis in große
Höhen von einem feinen nebeligen
Dunst erfüllt erschien. Dieser von
Kießling so genannte
Dunstnebel ist offenbar als die
Ursache der ungewöhnlichen optischen
Erscheinungen zu betrachten.
Der
Dunstnebel zeigte sich dichter in den äquatorialen als in den außertropischen Gegenden, am dichtesten
in der
Nähe des
Vulkans der
Insel
Krakatau in der
Sundastraße nach dessen großem
Ausbruch vielfach in
Verbindung
mit
Aschenregen. Da von da ab allmählich und nacheinander, wie zahlreiche jetzt gesammelte
Beobachtungen beweisen, der
Dunstnebel,
freilich ohne
Aschenregen, sich rings um die
Erde zunächst in den
Tropen, später auch in den außertropischen Gegenden
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verbreitete, so lag es nahe, zu vermuten, daß der
Dunstnebel auf der ganzen Erde nichts andres war als eine große Menge fein
zerteilten vulkanischen Staubes, welcher durch die aus dem Krakatau ausbrechenden Gas- und Dampfmassen in große Höhen der Atmosphäre
emporgerissen und durch obere Luftströme vorzugsweise nach W. in weiteste Entfernungen fortgeführt wurde.
Wenn auch die Richtigkeit dieser Ansicht, daß der Krakatau-Ausbruch den
Dunstnebel geliefert und damit jene ungewöhnlichen
atmosphärischen Lichterscheinungen verursacht habe, noch nicht mit voller Sicherheit festgestellt werden kann, so hat sie
immerhin große Wahrscheinlichkeit für sich.
Als eine während der Dauer dieser atmosphärischoptischen Störung ziemlich häufig auftretende Erscheinung
ist noch zu erwähnen die farbige Sonne. Die Sonne erschien nämlich noch bei ziemlich hohem Stande (7-10° über dem Horizont)
durch den
Dunstnebel als strahlenlose Scheibe, am häufigsten blau, sehr häufig auch grün oder silberglänzend oder kupferfarbig.
Diese Färbungen wurden hauptsächlich in der äquatorialen Zone viel beobachtet, z. B. in der Nähe des
Krakatau im engsten Zusammenhang mit den Rauchwolken des Ausbruches und dem Aschenregen, in den außertropischen Gegenden aber
wurden sie nur selten und schwach wahrgenommen.
Fragt man nun nach der physikalischen Ursache der Dämmerungserscheinungen, so wird zunächst von dem Hauptmerkmal der normalen Dämmerung, nämlich von der gelbrothen Färbung der dem Horizont nahen Sonne, sodann von den übrigen begleitenden Licht-Erscheinungen Rechenschaft zu geben sein. Die Theorie von Clausius (1850) nimmt an, daß die auch bei klarem Himmel in der Luft schwebenden Nebelkörperchen hohle Wasserbläschen sein, deren Häutchen wie bei einer Seifenblase durch Interferenz Farben dünner Blättchen hervorbringen, und zwar im reflektierten Licht das Blau erster Ordnung als Himmelsblau, im durchgelassenen Licht das hierzu komplementäre Orange als Abendrot erzeugen.
Die Existenz von Nebelbläschen ist jedoch durchaus nicht wahrscheinlich; neuere Versuche sprechen vielmehr dafür, daß bei
der Kondensation des Wasserdampfes stets massive Tröpfchen entstehen. Die Theorie von Brücke
[* 17] (1852) gründet sich
auf die Fresnelschen Gesetze der Zurückwerfung und Brechung des
[* 18] Lichtes, wonach in den zurückgeworfenen Strahlen die brechbaren
Farben, in den durchgelassenen die weniger brechbaren vorherrschen. Es müßten also die in der Luft schwebenden
Dunstkörperchen
dem an ihnen wiederholt reflektierten Lichte eine blaue, dem durchgelassenen eine gelbe bis rote Färbung erteilen.
In der Theorie von Lord Rayleigh (1871) wird aus den Bewegungsgleichungen elastischer Körper das Gesetz abgeleitet, daß die
Intensität des zurückgeworfenen Lichtes proportional ist, wenn das Licht an Stoffteilchen reflektiert wird, welche im Vergleich
mit den Lichtwellen sehr klein sind. In dem Licht, welches an den in der Atmosphäre schwebenden
Dunstkörperchen
und feinen Stäubchen diffus reflektiert wird, müssten sonach die blauen, in dem durchgelassenen Lichte die gelben und roten
Strahlen vorherrschen. Alle diese Theorien suchen, wie man sieht, in erster Linie das Blau des Himmels zu erklären, und fassen
sodann das Gelbrot der Dämmerung als Ergänzungsfarbe des Himmelblaus auf. Zur Erklärung der übrigen Dämmerungserscheinungen,
z. B. des Bishopschen Rings, des Purpurlichts 2c. reichen sie nicht aus.
Dagegen ist die Theorie von Lommel (1861), nach
welcher die Dämmerungsfarben durch
Beugung des
[* 19] Lichtes an den kleinen, in der Atmosphäre schwebenden
Dunstkörperchen und
Stäubchen entstehe, wohl geeignet, die oben geschilderten Erscheinungen zu erklären. Diese Beugungstheorie
besteht aus folgendem: Wenn von einem sehr weit entfernten leuchtenden Punkte ein Bündel paralleler Lichtstrahlen auf einen
mit einer kleinen Öffnung versehenen dunklen Schirm trifft, so kann man sich die Elementarstrahlen, welche jeder Punkt der
Öffnung nach allen möglichen Richtungen in den Raum hinter dem Schirm sendet, in unendlich viele Bündel
paralleler Strahlen gruppiert denken.
Dasjenige derselben, welches die einfallenden Strahlen fortsetzt, heißt direkt, die andern gebeugt; der Winkel, [* 20] welcher die Richtung eines gebeugten Bündels mit der Richtung der direkten Strahlen bildet, heißt der Beugungswinkel. Befindet sich hinter der Öffnung eine Linse [* 21] (das Objektiv eines Fernrohrs oder die Kristalllinse des Auges), so wird diese die Strahlen eines jeden Bündels in einem Punkt vereinigen. Die Vereinigungspunkte befinden sich auf der Brennfläche der Linse, bei einem für unendliche Entfernung akkomodierten Auge also auf der Netzhaut. In diesen Vereinigungspunkten interferieren die Strahlen eines jeden Bündels vermöge der Gangunterschiede, welche sie durch ihre Neigung zu den direkten Strahlen erlangt haben. Je nach der Größe dieses Gangunterschiedes werden sich die gebeugten Strahlen bald vollständig vernichten, bald mehr oder weniger unterstützen und so auf der Netzhaut die bekannten zierlichen Beugungsbilder entwerfen, in welchen Maxima oder Minima der Lichtstärke nach bestimmten Gesetzen miteinander abwechseln.
Die Entfernung der gleichvielten Maxima und Minima von der Bildmitte sind, wenn man ähnlich gestaltete Öffnungen miteinander vergleicht, der Wellenlänge des angewendeten einfarbigen Lichtes direkt und entsprechenden Dimensionen der Öffnung umgekehrt proportional. Je kleiner nun eine beugende Öffnung ist, desto weiter ist das erste Minimum einer jeden Farbe von der Bildmitte entfernt; dabei liegen die den kürzern Lichtwellen entsprechenden Minima der Bildmitte näher als die den längern Wellen [* 22] zugehörigen.
Wäre die Öffnung so klein, daß für irgend eine Farbe das erste Minimum bei einem Beugungswinkel von 90°, d. h. ganz am Rande der Bildfläche, eintreten müßte, so könnte für alle minder brechbaren Farben gar kein Minimum mehr zu stande kommen, wohl aber noch für die stärker brechbaren. Wäre z. B. die Breite eines geradlinigen Spaltes gleich der Wellenlänge des gelben Natriumlichts (=0,000589 mm), so würde für diese Farbe das Minimum an den äußersten Rand des Gesichtsfeldes fallen; für rotes Licht wäre ein Minimum gar nicht mehr vorhanden, für das äußerste Violett aber würde ein solches schon für einen Beugungswinkel von 48° eintreten.
Indem sonach von der Mitte des Bildes nach außen hin die stärker brechbaren Strahlen ihrer Minimallichtstärke viel rascher zueilen als die minder brechbaren, so werden diese letztern in dem gebeugten Lichte vorherrschen. Es wird daher ein weißer Lichtpunkt, durch eine sehr enge Öffnung betrachtet, zwar selbst weiß, ober von einer Aureole gebeugten Lichtes umgeben erscheinen, welches eine, wenn auch nur schwache, rötliche Nüance zeigt. Ist der Schirm von beliebig vielen willkürlich verteilten, unter sich gleichen Öffnungen durchbohrt, so bleibt die Beugungserscheinung nach Gestalt und Farbe dieselbe wie bei einer einzigen Öffnung, nur daß die Lichtstärke proportional dem Quadrate der ¶