Sonnenstrahlen durch Wolken - wie entstehen sie?

Besonders effektvoll kann sich die Sonne präsentieren, wenn am Himmel die Wolkendecke aufbricht und einzelne, getrennt sichtbare Sonnenstrahlen deutlich sichtbar werden. Ein ähnliches Schauspiel kann sich ergeben, wenn die Sonne durch kleine Öffnungen im dichten Blätterdach eines Baumes strahlt.

Doch wie genau kommt dieser Effekt eigentlich zustande? Und warum erscheint die Sonne in diesen Fällen immer so nah?

Beim Sonnenstrahlen-Phänomen im oberen Bild sieht es ja so aus, als würden sich die Strahlen von der Sonne aus zu den Betrachtenden hin ausbreiten, so dass die Abstände der Strahlen in unserer Nähe größer sind als in Sonnennähe. Das erscheint ja auf den ersten Blick auch stimmig, denn die Strahlen breiten sich doch kugelfömig von der Sonne aus. Dann müssen ja zwischen den Strahlen in größerer Entfernung von der Sonne auch größere Abstände herrschen. Oder?

Die Entfernung der Sonne zur Erde beträgt im Durchschnitt rund 150 Millionen km. Der Abstand ist so groß, dass die Sonnenstrahlen dabei rund 8 Minuten brauchen, bis sie auf der Erde eintreffen. Die Distanz zwischen den Wolken und unseren Augen beträgt dabei meist nur wenige Kilometer. Der Teil der zurückgelegten Strecke der Sonnenstrahlen ist also im Vergleich zur Gesamtstrecke verschwindend gering - und damit müssten die Strahlen unterhalb der Wolken fast vollkommen parallel sein.

Wenn Sonnenstrahlen durch Wolken scheinen, dann sehen die Strahlen aber offenkundig so aus, als würden sie in unserer Nähe deutlich einen deutlich größeren Abstand haben als auf Höhe der Wolken. In Wirklichkeit sind die Strahlen hier aber tatsächlich parallel - sie sehen für uns nur auseinanderdriftend aus, weil der Startpunkt der sichtbaren Sonnenstrahlen so weit entfernt ist und uns dadurch kleiner erscheint. Es handelt sich hier also um denselben optischen Effekt, der auch eine über den Horizont hinaus gehende Straße so aussehen lässt, als ob sie aus einem einzigen Punkt entsteht.

Im Falle der Straße haben wir jedoch in der Regel genügend bekannte Anhaltspunkte in der Umgebung (Bäume, Häuser usw.), die uns vorbewusst aufzeigen, dass die Szene einfach unterschiedlich weit weg ist und nur deshalb kleiner erscheint. Diese Hinweise fehlen uns beim Blick zu den Wolken. Das Phänomen hat übrigens einen Namen: Strahlenbüschel. Dass es sich wirklich nur um einen Wahrnehmungsfehler handelt, lässt sich in Situationen aufzeigen, in denen wir die Sonnenstrahlen von der Seite betrachten können. In diesem Fall sind ja Anfang und Ende der sichtbaren Strahlen in etwa gleich weit von unserem Auge entfernt - und die Parallelität der Sonnenstrahlen bleibt erhalten.

Und warum können wir die Sonnenstrahlen nur manchmal sehen? Neben den kleinen Öffnungen in den Wolken oder dem Blätterdach eines großen Baumes bedarf es noch einer Menge kleiner Teilchen in der Luft: Nebel, Staub oder ähnliches. Wäre die Luft völlig klar, dann würden wir nur die von den Sonnenstrahlen beleuchteten Oberflächen am Ende der Strahlen erkennen. Treffen die einzelnen Photonen des Sonnenstrahls jedoch auf mehr Teilchen in der Luft, dann werden sie in beliebige Richtungen abgelenkt. Durch die Vielzahl der reflektierten Photonen auf der gesamten Strecke wird der Sonnenstrahl als Solches sichtbar.

 

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