Sommerkleidung - ist schwarz oder weiß besser?

Alle Jahre wieder: Der heiße Sommer stellt sich plötzlich ein - und mit ihm auch die Frage, welche Farbe Sommerkleidung haben sollte, damit sie uns am besten vor der Hitze schützt. Simmt der Mythos, dass schwarze Kleidung Hitze anzieht?
Weiß ist für uns intuitiv oft die erste Wahl, weil wir aus Erfahrung wissen, dass schwarze Materialien sich unter der Sommersonne oft deutlich stärker aufheizen. Das kennen wir vom schwarzen Beutel, der in der Sonne hängen blieb, oder auch von der unterschiedlichen Erhitzung schwarzer und weißer Autodächer. Andererseits gibt es ja die bekannten Bilder von Beduinen und anderern Bewohner/-innen heißer und trockener Gegenden, die nun häufig gerade schwarze oder zumindest dunkle Kleidung tragen.

Was ist also nun die beste Farbe für den Sommer?

Um hier eine Lösung zu finden, müssen wir uns zunächst einmal anschauen, mit welchen Phänomenen genau wir es eigentlich zu tun haben.

Es geht uns um Wärmeenergie. Das ist diejenige Energie, die in der ungeordneteten Teilchenbewegung von Atomen oder Molekülen gespeichert ist. Fügt man Wärme zu einem Ding hinzu, dann erhöht sich dessen Wärmeenergie - und die Wärmeenergie eines anderen Dings wurde geringer.

Wärme kann auf drei verschiedene Weisen transportiert werden: Konvektion, Wärmeleitung und Wärmestrahlung.

Konvektion ist der Grund für Meeresströmungen oder auch für Wind. Nehmen wir das Beispiel Wind: Stellen wir uns eine warme Luftschicht an der Erdoberfläche und eine warme Luftschicht weiter oben vor. Die Dichte der warmen Luftschicht ist immer geringer als die der kalten Luftschicht. Warum? Weil sich die Teilchen der wärmeren Luft stärker bewegen und damit mehr Platz für sich beanspruchen. Weil es sich um ein Gas handelt (und nicht z.B. um ein Stück Metall), sind die einzelnen Teilchen recht frei beweglich und können von anderen Teilchen verdrängt werden. Insgesamt passen durch die stärkeren Bewegungen weniger Teilchen in denselben Raum, d.h. ein Liter warme Luft wiegt weniger als ein Liter kalte Luft. Aufgrund der einwirkenden Kräfte wird sich nun die kalte Luft Richtung Erdoberfläche und die warme Luftschicht Richtung Himmel bewegen - und seine Wärmeenergie dabei mitnehmen. Dieser Transport der Wärmeenergie, ohne, dass sie dabei auf andere Atome oder Moleküle übertragen wird, ist die Konvektion. Der wichtige Punkt dabei: Die Teilchen selbst bewegen sich samt der in ihnen enthaltenen Wärmeenergie. Sie geben ihre Wärmeenergie damit nicht an andere Teilchen ab (irgendwann schon, aber das ist dann keine Konvektion mehr).

Bei der Wärmeleitung hingegen übertragen die Teilchen ihre Wärmeenergie an andere Teilchen. Die Teilchen bewegen sich ungeordnet hin und her, und manchmal stoßen sie dabei andere Teilchen an. In diesem Moment findet die Übertragung der Energie statt: Das erste Teilchen bewegt sich nun weniger, und das angestoßene Teil wiederum mehr. Die Atome oder Moleküle selbst bleiben dabei mehr oder weniger an derselben Stelle, die Wärme wurde jedoch übertragen. Je enger die Atome und Moleküle aneinander liegen, desto wahrscheinlicher sind solche Zusammenstöße - darum leiten die schweren und dichten Metalle Wärme viel stärker als die Luft, in der der Abstand zwischen den Molekülen um ein Vielfaches höher ist. Luft wirkt deshalb eher wie eine Dämmung - und wird z.B. im Hausbau auch gezielt als Dämmung benutzt.

Wärmestrahlung wiederum ist elektromagnetische Strahlung - genau wie das Licht, nur eben (bei irdischen Temperaturen) in größeren Wellenlängen: dem Infrarot-Bereich. Auch das sichtbare Licht strahlt Wärme aus, bei irdischen Temperaturen jedoch deutlich weniger als im Infraroten Bereich. Anders als bei sehr heißen Temperaturen wie an der Sonnenoberfläche - dort wird die meiste Wärmestrahlung im sichtbaren Bereich ausgestrahlt. Wärmestrahlung braucht keine Teilchen für den Energietransport, darum erreicht uns durch die Leere des Weltraums trotzdem die Wärmestrahlung der Sonne. Alle Körper senden Wärmestrahlung aus und nehmen Wärmestrahlung anderer Körper auf. Wenn Sie in einem kalten Büro sitzen und eher Kopfarbeit verrichten, dann gibt ihr Körper bis zu 2/3 seiner überschüssigen Wärme in Form von Wärmestrahlung ab. Darum kann man Personen auch mit sogenannten Nachtsichtkameras bzw. Wärmebildkameras sichtbar machen.

Wärmestrahlung wird von allen Körpern ausgestrahlt und auch aufgenommen - bis es innerhalb des Systems zu einem Gleichgewicht kommt. Der Mensch hat eine Außentemperatur (d.h. gemessen an der Hautoberfläche) von rund 33°C. Wenn also Wärme der Umgebung auch in die Richtung von über 30°C geht, dann können wir unsere überschüssige Wärme nicht mehr in Form von Wärmestrahlung abgeben.

Ist es außerhalb des Körpers aber so richtig warm, dann hilft uns das Abstrahlen von Wärme im Infrarotbereich nicht mehr weiter. Insbesondere dann, wenn wir nicht nur ohne jegliche körperliche Aktivität herumsitzen, sondern uns bewegen. Dann produzieren unsere Muskeln durch ihre Aktivität mehr Wärme, als wir abstrahlen können. Um uns vor Überhitzung zu schützen, fängt unser Körper an zu schwitzen. Der Schweiß verdunstet. Der Moment der Verdunstung, also der Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand, ist energieaufwändig. Dieser Vorgang entzieht dem auf der Haut verbleibenden noch flüssigen Schweiß Wärmeenergie und kühlt unseren Körper so ab.

Damit dieser Vorgang auch bei hohen Außentemperaturen optimal funktioniert, sollte die Luft zwischen Körper und Kleidung häufig ausgetauscht werden können: Luftige Kleidung ist also in diesem Fall ganz unabhängig von der Farbe von Vorteil. Der Grund dafür ist die Konvektion: Während Luft Wärme schlecht leitet, kann die Wärme nur dann effektiv vom Körper wegbewegt werden, wenn die Luft selbst entfernt wird und die Wärme mit sich trägt. Für diese Methode der Abkühlung können wir also festhalten: Unabhängig von der Farbe der Kleidung ist Luftigkeit schon einmal ein starker Vorteil, denn bei luftig-lockerer Kleidung kann die Luft direkt am Körper durch die eigene Bewegung oder den Umgebungswind regelmäßig ausgetauscht werden.

Schön und gut, aber was machen wir nun mit der Farbe? Schwarze Kleidung nimmt mehr Strahlung auf als Weiße. Weiße Kleidung reflektiert die elektromagnetische Strahlung eher. Weiße Kleidung kann also die von der Sonne her abgestrahlte Energie leichter reflektieren - jedoch wird sie auch die von unseren Körpern abgestrahlte Energie wieder zurück zu unserer Haut reflektieren. Auch hier kommt es also wieder auf den Wind der Umgebung an: Wenn es dauerhaft windig ist, dann würde die Wärme der Sonne leichter an die Luft abgegeben werden und dieser Vorteil überwiegen. Wenn die Luft jedoch steht, dann wäre weiße Kleidung wohl die bessere Wahl.

Es wird aber noch komplizierter: Wärmestrahlung entspricht bei unseren Temperaturen ja ungefähr der Infrarotstrahlung. Die können wir aber garnicht sehen. Wir wissen also streng genommen gar nicht, ob unsere Kleidung im Infrarot-Spektrum "schwarz" oder "weiß" oder gar durchsichtig ist!

Diese im folgenden Bild sichtbare Kunststoff-Folie aus Polyurethan etwa erscheint unserem Auge als schwarz und ganz und gar blickdicht. Im Infrarot-Bereich hingegen ist sie fast völlig transparent. Dieses Problem gibt es bei Baumwolle und anderen Naturfasern nicht.

Natürlich trifft dieses Problem nicht auf jede synthetische Faser zu, aber wir haben leider meist (noch) kein Spektrometer in der Hosentasche, um während des Sommerkleidungs-Shoppings mal eben die spektralen Eigenschaften des Kleidungsstücks unserer Wahl auszumessen. Bis sich das ändert ist die Entscheidung für Naturfasern im Zweifel immer die sichere Wahl.

Fazit: Sollte Sommerkleidung schwarz oder weiß sein? Die Antwort lautet, wie so oft in der Praxis: Kommt drauf an. Und zwar auf die Menge an Wind. Wir können nämlich festhalten:
Bei stärkerem Wind (etwa im Boot auf dem Meer, oder in großen offenen Flächen wie eben einer Wüste), kann eine dunkle Kleidung die bessere Wahl sein. So oder so sollte sie jedoch aus Naturfasern bestehen und möglichst luftig sein.

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