Bei Sonnenuntergang kann ihr letzter Rand für ein oder zwei Sekunden grün aufleuchten. Dieser „grüne Strahl“ ist kein neues Licht, das der Himmelskörper aussendet: Es handelt sich um einen kurzen Effekt, der dadurch entsteht, wie die Atmosphäre ihr Licht ablenkt und aufspaltet. Sichtbar wird er bei freiem Horizont und günstigen Bedingungen.
Warum verändert die Sonne in Horizontnähe ihr Aussehen?
Das weiße Sonnenlicht vereint mehrere Farben, die unterschiedlichen Wellenlängen entsprechen. Beim Durchqueren der Atmosphäre verläuft es nicht genau geradlinig: Es wird gebrochen, das heißt abgelenkt. Diese Ablenkung variiert leicht je nach Wellenlänge. Man spricht von Dispersion.
Steht die Sonne tief, durchquert ihr Licht eine größere Atmosphärenschicht als bei hoch am Himmel stehender Sonne. Dadurch sind die Auswirkungen von Brechung und Dispersion in Horizontnähe deutlicher wahrnehmbar. Das bedeutet nicht, dass die Luft dichter wird, weil der Weg länger ist: Das Licht legt eine größere Strecke in der Atmosphäre zurück.
Die Atmosphäre wirkt dann ein wenig wie ein Prisma, doch der Vergleich hat seine Grenzen. Ein Prisma trennt die Farben deutlich, indem es sie in verschiedene Richtungen lenkt. In der Atmosphäre ist die Dispersion schwach: Die farbigen Sonnenbilder bleiben sehr nahe beieinander. Das Phänomen zeigt sich daher am Rand ihrer Scheibe und nur für sehr kurze Zeit, statt als klar getrennt erkennbarer Regenbogen.
Das Grün ist kein neues Licht der Sonne
Wenn der Sonnenuntergang näher rückt, verschiebt die Brechung das scheinbare Sonnenbild leicht. Da die Ablenkung von der Farbe abhängt, liegen die Ränder ihrer Scheibe nicht genau übereinander. Unter bestimmten Bedingungen kann das letzte sichtbare Segment einen grünen Farbton annehmen. Der „grüne Strahl“ bezeichnet somit einen Anschein, der durch den Weg des Lichts durch die Atmosphäre entsteht, nicht eine besondere grüne Strahlung des Himmelskörpers.
Die beobachtete Farbe hängt auch davon ab, was mit dem Licht geschieht, bevor es das Auge erreicht. Die Farben durchqueren die Atmosphäre nicht alle auf dieselbe Weise: Blaue Anteile werden insbesondere stärker gestreut. Der wahrgenommene Effekt hängt daher mit Brechung, Dispersion und den Sichtbedingungen zusammen und nicht mit einer einfachen Aufteilung des Lichts in vollkommen klar abgegrenzte Bänder.
Der Ausdruck kann verschiedene Erscheinungsformen bezeichnen: einen farbigen Rand am oberen Sonnenrand oder ein kurzes, deutlich abgesetztes Leuchten. Er bedeutet nicht immer, dass ein einzelner Strahl über der Scheibe hervorzuschießen scheint. Die Beschreibung hängt von der Form des Phänomens und davon ab, was die beobachtende Person am Horizont erkennen kann.
Ein reales Phänomen, das jedoch von der Beobachtung abhängt
Ein weit entfernter, freier Horizont erleichtert die Beobachtung, weil die Sonne so bis zu ihrem letzten scheinbaren Rand sichtbar bleibt. Tiefe Wolken, Nebel oder eine unruhige Atmosphäre können den Effekt verdecken oder verwischen. Auf dem Meer ist die Horizontlinie oft frei, doch das Phänomen ist nicht auf Küsten beschränkt: Es lässt sich auch über flachem Land beobachten, wenn die Sicht und die atmosphärischen Bedingungen günstig sind.
Auch die Stabilität der Luft spielt eine Rolle. Luftschichten mit unterschiedlichen Temperaturen können den Weg des Lichts verändern und manchmal verzerrte oder übereinanderliegende Sonnenbilder erzeugen. Ein von der NASA veröffentlichtes Bild zeigt über der Bucht von San Francisco einen Sonnenuntergang mit einem Doppeleffekt, der warmer Luft nahe der Golden Gate Bridge zugeschrieben wird. Diese Beobachtung veranschaulicht, dass lokale Bedingungen die scheinbare Form der Scheibe komplizieren können; sie beschreibt jedoch nicht alle grünen Strahlen.
Man sollte daher nicht bei jedem Sonnenuntergang ein gleiches Schauspiel erwarten. Die Farbe kann dezent sein, der Effekt sehr kurz, oder es ist gar nichts zu sehen. Ein Foto oder Video kann die Untersuchung des Phänomens erleichtern, ersetzt aber keine physikalische Erklärung: Das Ergebnis hängt auch von der Aufnahme und der Bildbearbeitung ab.
Beobachten, ohne direkt in die Sonne zu schauen
Die Kürze des grünen Strahls ist kein Grund, die Sonne anzustarren: Direktes Beobachten kann die Augen schädigen, auch bei Sonnenuntergang. Gewöhnliche Sonnenbrillen schützen nicht beim Beobachten der Sonne. Schauen Sie niemals durch ein Fernglas, eine Kamera oder ein Teleskop in die Sonne, wenn nicht ein geeigneter Sonnenfilter vor dem Instrument angebracht ist.
Der grüne Strahl ist somit ein kleines Beispiel für den Unterschied zwischen einem Objekt und seinem Bild. Die Sonne ändert nicht plötzlich ihre Farbe: Vielmehr kann das Licht, das nach dem Durchqueren der Atmosphäre bei uns ankommt, diesen Eindruck hervorrufen. Die Beobachtung dauert nur kurz, doch der Mechanismus verbindet präzise Eigenschaften des Lichts mit der Geometrie des Horizonts und dem Zustand der Luft.
