Dass der irdische Himmel nicht einfach schwarz ist, verdanken wir unserer Atmosphäre. Auf Himmelskörpern ohne eine Gashülle wie dem Mond ist der Himmel tatsächlich auch am Tage pechschwarz. In der Erdatmosphäre dagegen streuen die Gasmoleküle das Sonnenlicht in alle Richtungen (die sogenannte Rayleigh-Streuung), und zwar kürzere Wellenlängen mehr noch als lange. Innerhalb des sichtbaren Spektrums liegt das Maximum dieses Streulichts im blauen Bereich. Vom ganzen Himmel wird also blaues Sonnenlicht (unter anderem) in unsere Richtung umgelenkt, und daher erscheint uns der Himmel blau. Aber müsste der Himmel nicht vielmehr violett sein, da Violett doch eine noch kürzere Wellenlänge als Blau hat? Allerdings sind unsere Augen für Violett weniger empfindlich als für Grün, womit das dazwischen liegende Blau insgesamt in unserer Farbwahrnehmung überwiegt.

Das Sonnenlicht, das die Augen direkt erreicht, hat durch die Streuung einen Teil seiner kurzwelligen Anteile verloren, weshalb es etwas langwelliger, also gelblicher erscheint als das weiße Sonnenlicht, das wir in einer Erdumlaufbahn oder auf dem atmosphärelosen Mond sehen könnten.

Und wenn die Sonne untergeht?

Kurz vor dem Sonnenuntergang (und ebenso nach dem Sonnenaufgang) verfärbt sich der Himmel gelb. Diese Goldene Stunde entsteht, weil der Einfluss der Rayleigh-Streuung bei streifendem Lichteinfall zurückgeht und das überwiegend langwellige direkte Sonnenlicht dann die Farbe des Himmels bestimmt.

Kurz nach Sonnenuntergang (und ganz ähnlich kurz vor dem Sonnenaufgang) kann man die Blaue Stunde beobachten. Dass der Himmel dann wieder blau erscheint, liegt an der Chappuis-Absorption des gelben bis roten Lichts in der Ozonschicht, die bei Tage, wenn die Rayleigh-Streuung dominiert, nur eine geringe Rolle spielt.

Während das Licht der um die Mittagszeit hoch stehenden Sonne auf einem kurzen Weg durch die Atmosphäre zu uns gelangt, muss das Licht der tief stehenden Sonne eine vielfach längere Strecke durch die dichteren Luftschichten zurücklegen, auf der entsprechend mehr blaues Licht gestreut wird. So erreicht schließlich nur noch oranges und am Ende rotes Licht unsere Augen. Wenn dieses in der Atmosphäre gerötete Sonnenlicht auf Wolken oder Dunst trifft, leuchten auch diese orange bis rot auf.

Erst wenn die Sonne einige Grad unter den Horizont gesunken ist, wird der Himmel wirklich dunkel, aber auch dann kann ihr Licht noch sehr hohe Wolken in der Mesopause (in mehr als 80 Kilometer Höhe) erreichen, die Leuchtenden Nachtwolken.

Blaue Schatten

Ein auf das Sonnenlicht eines heiteren Tages abgestimmter Weißabgleich geht von einer Farbtemperatur um 5500 Kelvin aus, die weißem Licht entspricht. In die Schattenzonen, die von den Strahlen der Sonne nicht direkt erreicht werden, fällt aber meist noch das gestreute Licht des blauen Himmels, das eine Farbtemperatur um 10.000 Kelvin hat, weshalb die Schatten in Fotos bläulich wirken. Besonders auffällig ist das bei Schneebildern, da Schnee das Licht besonders gut reflektiert.

Mit dem Weißabgleich lässt sich dieser Blaustich nicht sinnvoll korrigieren, da dann alle von der Sonne beschienenen Motive einen Orangestich bekämen. Im Raw-Konverter ist es aber meist möglich, die Farbwiedergabe für die Lichter, Mitteltöne und Schatten getrennt zu steuern, und mit den Reglern für die Schatten kann man deren Farben etwas in Richtung Orange verschieben – aber nicht zu weit, denn ein leichter Blaustich wirkt natürlicher als völlig neutrale Schatten.

Und der Nachthimmel?

Man sieht es zwar gewöhnlich nicht, aber auch in der Nacht gibt es einen blauen Himmel – jedenfalls so lange der Mond scheint. Auch das vom Mond reflektierte Sonnenlicht wird in der Atmosphäre gestreut, und wiederum vor allem dessen blaue Anteile. Da aber schon das Mondlicht vielfach schwächer als das direkte Sonnenlicht ist, nehmen wir dessen noch einmal schwächeres gestreutes Licht nicht wahr. Es zeigt sich allerdings in Langzeitbelichtungen, und so entstandene Fotos einer vom Mond beleuchteten nächtlichen Landschaft unter einem blauen Himmel sind auf den ersten Blick nicht von Tageslichtaufnahmen zu unterscheiden.

Der auf- oder untergehende Mond erscheint rötlich, ganz ähnlich der tief stehenden Sonne. In der Stadt ist das aber nur selten zu beobachten, da der Horizont fast überall durch Gebäude verdeckt wird. Das Licht der Sonne färbt auch die Wolken unübersehbar orange bis rot, während sie selbst hinter Hochhäusern verborgen bleibt, aber beim schwächeren Mondlicht ist dieser Effekt nicht zu beobachten.