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die Helligkeit, welche die
Sonne
[* 2] einige Zeit vor ihrem
Aufgang (Morgendämmerung) und nach ihrem
Untergang (Abenddämmerung) verbreitet, und welche des
Morgens zunimmt, wie sich die
Sonne dem
Horizont
[* 3] nähert, und des
Abends
abnimmt, wie sie sich von demselben entfernt. Sie entsteht dadurch, daß die Sonnenstrahlen die höhern Luftschichten noch
treffen und diese, weil sie nicht vollständig durchsichtig sind, einen Teil des auf sie fallenden
Lichts
zurückwerfen und zerstreuen.
Die orangefarbene
Abendröte zieht sich unterdessen immer mehr nach dem westlichen
Horizont zusammen, und über ihr
zeigt sich ein weißer, bogenförmig begrenzter
Raum, den man Dämmerungsschein zu nennen pflegt. Die
Abendröte verschwindet
dann immer mehr und mehr und sinkt endlich unter den westlichen
Horizont hinab, worauf auch die kleinsten
Sterne sichtbar werden.
Dies ist das Ende der astronomischen Dämmerung, bei welchem die
Sonne 18° unter dem
Horizont sich befindet. Ein
Kreis,
[* 7] welcher 18° unter dem
Horizont und parallel mit diesem am unsichtbaren Teil des
Himmels gezogen wird, heißt der Dämmerungskreis,
und da, wie schon erwähnt, die Dämmerung von der
Atmosphäre bedingt wird, so kann man aus der
Lage des Dämmerungskreises auf die
Höhe der
Atmosphäre schließen, die sich hiernach zu etwa 9 geogr.
Meilen ergibt. Die Dauer der Dämmerung ist
also abhängig von der Zeit, in welcher die
Sonne den
¶
mehr
Dämmerungskreis erreicht, und diese Zeit ist verschieden je nach der Neigung und Stellung des von der Sonne an einem Tag durchlaufenen
Kreises. In demMaß, wie die Sonne schräger gegen den Horizont herabsinkt, braucht sie offenbar mehr Zeit, den Dämmerungskreis
zu erreichen, weil sie einen größern Weg zurückzulegen hat als da, wo sie mehr senkrecht zum Horizont
untergeht. Letzteres findet in der Nähe des Äquators statt, während die Bahn der Sonne immer schräger gegen den Horizont liegt,
je mehr man sich vom Äquator nach N. oder nach S. entfernt.
Die Dämmerung ist daher am Äquator am kürzesten und wird gegen die Pole zu immer länger. Für gewisse Orte und
Zeiten sinkt die Sonne überhaupt nicht 18° tief unter den Horizont, es findet dann eine ununterbrochene (mitternächtliche)
Dämmerung statt. Unter dem Äquator schwankt die Dauer der astronomischen Dämmerung zwischen 72 und 79 Minuten, unter 40° nördl. oder südl.
Br. beträgt die Dauer der astronomischen Dämmerung zur Zeit der Äquinoktien 95 Minuten, zur Zeit des kürzesten
Tags 103 Minuten und zur Zeit des längsten Tags 125 Minuten; unter 50° nördl. oder südl. Br. dauert die astronomische Dämmerung zur
Zeit der Äquinoktien 115 Minuten, zur Zeit des kürzesten Tags 126 Minuten, und zur Zeit des längsten
Tags sinkt die Sonne nur noch bis 16½° unter den Horizont und tritt deshalb die Zeit der hellen Nächte ein, welche unter 50°
nördl. Br. 1. Juni, unter 70° 26. März und unter dem Pol29. Jan. beginnt.
Als Anfang und Ende der bürgerlichen Dämmerung nimmt man den Moment an, wo man im Zimmer ohne Kerzenlicht die
gewöhnlichen Beschäftigungen noch nicht oder nicht mehr vorzunehmen im stande ist. Diese Bestimmung ist ungenau, indem
es von der Güte der Augen, der Lage des Lokals und andern Umständen abhängt, ob daselbst noch gelesen oder sonst etwas ausgeführt
werden kann. Das Lesen größerer Schrift gelingt etwa noch, solange der Sonnenmittelpunkt nicht die Tiefe
von 6½° unter dem Horizont erreicht hat.
Die Dauer der bürgerlichen Dämmerung beträgt ungefähr ein Drittel von der der astronomischen. Unter 50° nördl.
Br. findet die kürzeste Dauer der bürgerlichen Dämmerung 14. März und 29. Sept. statt, wenn die
Sonne 2° 29' südliche Deklination hat. Dieselbe beträgt 40 Minuten, während die kürzeste Dauer der astronomischen Dämmerung unter
dieser Breite
[* 9] 1 Stunde 53 Minuten beträgt. Am Äquator findet das ganze Jahr über so gut wie kein Unterschied in der Dauer
der bürgerlichen Dämmerung statt, indem sie in den Äquinoktien 24, in den Solstitien 25 Minuten währt. Mit
dem wachsenden Unterschied der Tageslängen wächst auch der Unterschied in der Dauer der Dämmerung In der heißen
Zone spricht sich das Aufhören der bürgerlichen Dämmerung wie überhaupt die Dämmerungserscheinungen deutlicher
aus als in der gemäßigten und kalten Zone.
der Übergang von der Tageshelle zum Dunkel der Nacht. Die bürgerliche Dämmerung dauert so lange, bis Sterne erster
Größe sichtbar werden, die astronomische ist zu Ende, wenn auch die kleinsten für das unbewaffnete
Auge
[* 10] noch erkennbaren Sterne sich bemerkbar machen. Die sogen. erste Dämmerung ist vorüber, wenn wegen
der Erdkrümmung keine reflektierten Strahlen mehr an den betreffenden Ort gelangen können; solange noch durch zweimalige
Reflexion
[* 11] Lichtstrahlen den Ort erreichen können, hat derselbe die zweite Dämmerung. Die mit der Dämmerung verbundenen
Farbenerscheinungen in ihrer regelmäßigen Entwickelung hat v. Bezold zuerst genau beobachtet.
Nähert sich die Sonne an einem wolkenfreien Abend dem Horizont, so nimmt der unterste Teil des Himmels im W. eine gelbe Farbe
an, im O. folgt auf eine schmutzig ockergelbe eine trübe purpurne, die je nach der Beschaffenheit der
Atmosphäre eine Höhe von 6-12° erreicht und nach oben in das Blau desHimmels übergeht. Sobald die Sonne unter den Horizont
gesunken ist, erhebt sich am östlichen Himmel der aschfarbene Erdschatten in Gestalt eines dunkeln Segments, welches sich über
den purpurnen Teil des Himmels schiebt, so daß dieser einen stets schmäler werdenden Gürtel,
[* 12] den ersten
östlichen Dämmerungsbogen oder die erste Gegendämmerung, bildet. Im W. ist unterdessen die gelbe Färbung unmittelbar am
Horizont ins Rote und Braunrote übergegangen, das sich nach Sonnenuntergang in Orange verwandelt, während senkrecht darüber
eine helle, transparente Stelle liegt. In größerer Höhe, etwa 25° über dem Horizont, machen sich gleichzeitig
purpurne Töne geltend, anfangs nur ein heller Fleck, der schnell zu einem Kreis anwächst und hinter das gelbe Segment hinabzusinken
scheint.
Bei weiterm Sinken der Sonne nimmt dieses erste Purpurlicht schnell an Intensität zu und erreicht sein Maximum bei
einer Tiefe der Sonne von 3-4° unter dem Horizont. Es hat alsdann fast die Gestalt eines Kreises, dessen Zentrum wenig über
dem gelben Segment liegt, während der untere Teil desselben von letzterm verdeckt erscheint. Schnell verändert es jedoch
seine Gestalt und bildet eine schmale Zone von geringer Höhe, wodurch das helle gelbe Segment darüber
scharf begrenzt wird.
Diese Grenze ist der erste westliche Dämmerungsbogen. Bald darauf erfolgt eine rasche Abnahme der Tageshelle, mit deren Eintritt
man die bürgerliche Dämmerung als beendet ansieht; die Sonnentiefe beträgt alsdann fast 6°. Der Osthimmel erscheint
um diese Zeit wieder ein wenig gefärbt, am westlichen Himmel vollzieht sich dagegen eine Wiederholung
der schon einmal beobachteten Erscheinungen, nur weniger glänzend und in etwas geringerer Höhe. Über dem ersten Dämmerungsbogen
entwickelt sich aus einer gelblichen Schicht der zweite Dämmerungsschein oder der zweite westliche Dämmerungsbogen, über
diesem kann man unter günstigen Umständen ein zweites Purpurlicht bemerken.
Im Spätsommer und Herbst 1883 beobachtete man eine plötzliche Steigerung dieser mit der Dämmerung verbundenen
Farbenerscheinungen, die auf dem größten Teil der Erdoberfläche sichtbar waren. Eine sorgfältige Sammlung aller darüber
angestellten Beobachtungen ließ sofort erkennen, daß es sich um drei optische Phänomene handle. Außer den ungewöhnlich
farbenreichen
Dämmerungen wurden verschiedenartige Färbungen von Sonne und Mond
[* 13] sowie eine auffallende
ringförmige Färbung des Himmels in der Nähe der Sonne beobachtet. Letztere ist von Bishop in Honolulu
[* 14] zuerst gesehen
und nach ihm der Bishopsche Ring (s. d., Bd.
17) genannt worden.
Was die geographische Verbreitung der drei Erscheinungsformen anbetrifft, so lassen sich vier Perioden
unterscheiden: In der ersten, bis Ende September 1883 reichenden Periode ist die Sichtbarkeit der drei optischen Erscheinungen
auf die äquatoriale Zone beschränkt, innerhalb welcher eine zweimal den Erdball in der Richtung von O. nach W. umkreisende
Bewegung konstatiert werden konnte. In der zweiten Periode, bis Mitte November, dehnt sich die Sichtbarkeit
der optischen Störungen nach beiden Polen zu aus.
Die Ausbreitung dieses äußerst fein zerteilten stofflichen Trägers ging in einer Höhe vor sich, die von den Schwankungen
der Witterungsverhältnisse unbeeinflußt ist, die Verschiedenheit der optischen Störung muß demnach auf der verschiedenen
physikalischen Beschaffenheit des betreffenden Trägers beruhen. Den Nachweis des physikalischen Vorganges,
durch welchen schwebende Stoffteilchen vulkanischen Ursprungs die Dämmerungserscheinungen hervorzurufen im stande sind,
hat J. ^[Johann] Kießling auf experimentellem Wege geliefert, indem er die Wirkungen von durchgehendem Sonnenlicht auf feste,
zu Staub zerkleinerte Stoffe, auf chemisch erzeugten Rauch und künstlich erzeugten feuchten Nebel feststellte.
Kießling bezeichnet den ganzen Vorgang als optische Diffusion
[* 16] und nennt die entstehenden Farben Diffusionsfarben. Das Purpurlicht
kommt nach demselben durch diejenigen direkten Sonnenstrahlen zu stande, welche die Erdoberfläche berühren oder in geringer
Höhe über derselben die untersten Schichten der Atmosphäre durchsetzen. Allerdings setzt die Wahrnehmung
der optischen Wirkung dieser Strahlen das Vorhandensein von äußerst kleinen Stoffteilchen bis zu einer Höhe von 20 km über
der Erdoberfläche voraus. Die hohe Intensität des Purpurlichts spricht gegen die Annahme einer Reflexion als Ursache desselben;
Brechung
[* 17] kann nur in Betracht kommen, wenn in den betreffenden Atmosphärenschichten Wasser- oder Eiskügelchen
vorhanden sind. Eher ist anzunehmen, daß Dunstteilchen
¶
mehr
von äußerster Kleinheit und Gleichartigkeit, wie sie für Ablenkung durch Lichtbeugung notwendig sind, in solcher Höhe
vorkommen.
Vgl. Kießling, Untersuchungen über Dämmerungserscheinungen (Hamb. 1888);
Symons, The eruption of Krakatoa and
subsequent phenomena (Lond. 1888).
Gleichzeitig erscheint im W. eine zart gelblich gefärbte Zone von etwa ½° Höhe, über ihr lagert meistens eine Schicht
von bläulichem Grün, das sich nach oben hin allmählich verliert. Beim weitern Sinken der Sonne wird das Gelb immer stärker,
während das Grün sich langsam erhebt und nach N. und S. hin sich weiter ausbreitet. Ist sodann die Sonne
um etwa 1° unter den Horizont gesunken, so beginnt die gelbe Zone im W. ins Orangefarbene zu ziehen und dehnt sich weiter
aus, während die grüne Schicht aus der Nabe der Sonne verschwunden und nach NW. und SW. gewandert ist, so
daß hier der Horizont von einem grünlichgelben Streifen eingenommen wird, der sich nach oben in mattes Grün verliert. Auch
im O. zeigt sich ein grüner Streifen von 5-6° Höhe und einer horizontalen Erstreckung von 90° und mehr. Darüber ist der
Himmel hellblau und bewahrt sein gewöhnliches Blau nur in einem breiten Streifen, der sich vom Zenith aus
nach dem Nord- und Südpunkte hinzieht.
Sobald die Sonnenstrahlen die Berggipfel verlassen, beginnt der zweite Teil der Dämmerung. Im W. nimmt der untere
Teil der gelben Zone bis zur Höhe von etwa 1° eine matt rötliche Farbe an, welche rasch stärker wird
und sich, allmählich verblassend, nach N. und S. ausbreitet; gleichzeitig wird auch der grünliche Streifen im NW. und SW.
immer lebhafter und glänzender und dehnt sich nach N. und S. aus. Im nämlichen Zeitpunkt erhebt sich über der grünen
Zone im O. ein Streifen von matt kupferroter Farbe, der nach oben hin allmählich verschwimmt. Im W. gehen
jetzt überraschend schnelle Änderungen vor sich; die gelbe Zone wird immer gesättigter und verwandelt sich nach wenigen
Minuten in das schönste Orange, indem zugleich die rötliche Färbung an ihrem untern Rande immer deutlicher und glänzender
wird und sich immer mehr nach N. und S. ausbreitet.
Die weißliche Aureole um die Sonne wird in horizontaler Richtung breiter und in vertikaler Richtung schnell niedriger und nimmt
sonach die Gestalt einer großen, sehr glänzenden abgeplatteten Scheibe an; unmittelbar nach dem Verschwinden der Sonne bietet
daher der Westhimmel den Anblick einer Wand, welche bedeckt ist mit zum Horizont parallelen farbigen Schichten.
Von diesem Augenblick an finden im W. eine Zeitlang nur noch unmerkliche Änderungen statt, nur die Grenze zwischen der gelben
Zone und dem Himmel darüber, welche v. Bezold den ersten westlichen Dämmerungsbogen nannte, wird immer deutlicher. Im O. dagegen
wird nach Untergang derSonne die grüne Färbung nach oben etwas mehr gesättigt, der untere, kupferrote
Streifen wird lichtstarker und erhebt sich
¶
mehr
bis zu 8 oder 10° über den Horizont. 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 sich etwa 4° unter dem Horizont befindet.
Ungefähr 20 Minuten nach Untergang derSonne, 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 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 wieder aufleuchten
(Nachglühen der Alpen).
[* 22] 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. 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 desHimmels durchschimmern
lassen (Dämmerungsstrahlen); sie haben den Verlauf größter Kreise,
[* 23] 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 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
[* 24] 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 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
[* 25] 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
[* 26] 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
[* 27] 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.
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.
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 InterferenzFarben 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
[* 29] (1852) gründet sich
auf die Fresnelschen Gesetze der Zurückwerfung und Brechung desLichtes, 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 demLicht, 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 desHimmels 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.
welcher die Dämmerungsfarben durch
Beugung des
[* 30] 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,
[* 31] welcher die
Richtung eines gebeugten Bündels mit der Richtung der direkten Strahlen bildet, heißt der Beugungswinkel. Befindet sich hinter
der Öffnung eine Linse
[* 32] (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
[* 33] 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
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