Es ist ein bekanntes Phänomen, das die tief-orangene Sonnenscheibe bei Sonnenuntergang (und analog auch beim Sonnenaufgang) oval, also stark abgeplattet, erscheint wobei die Verkürzung in der Vertikalen erfolgt. Die Ursache dafür ist die Refraktion, welche den wahren Ort der Sonnen nach oben verschiebt wobei der untere Sonnenrand stärker angehoben wird als der obere Rand. Die Größe der Refraktion bei einer Zenitdistanz zwischen 89 bis 90 Grad liegt bei etwa 10 Bogenminuten. Das bedeutet, dass sich bei einem Winkeldurchmesser von ca. 30 Bogenminuten ein Unterschied zwischen unterem und oberem Rand von etwa 5 Bogenminuten, d. h. von fast 20 % des scheinbaren Sonnendurchmessers ergibt.
Da die Refraktion in Horizontnähe oftmals sehr inhomogen ist, kann die Sonnenscheibe bei stärker werdender Annäherung an den Horizont teilweise sehr spektakulär verformt werden. Dabei können zusätzlich noch spezielle atmosphärische Lichtbrechungsphänomene wie beispielsweise der sehr selten auftretende „Grüne Strahl“ beobachtet werden. Darunter versteht man einen kleinen grünen Saum am oberen Sonnenrand, der manchmal für kurze Zeit erscheint bevor die Sonne ganz unter dem Horizont verschwunden ist. Er ist auf dem obigen Foto leicht angedeutet. Seine Entstehung kann durch ein Zusammenspiel zwischen der durch die dichten horizontalen Luftschichten verursachten Dispersion des Sonnenlichts und der Refraktion erklärt werden.
Ein Spezialfall des „grünen Saums“ ist unter dem Namen „Nowaja Semlia-Effekt“ bekannt. Er beschreibt die Beobachtung, dass in hohen geographischen Breiten (dort wo die Sonne unter einem sehr flachen Winkel bei ihrem Untergang hinter dem Horizont verschwindet) der „Grüne Strahl“ über mehrere Minuten am Horizont entlang wandert, bevor er endgültig verschwindet.
Sonnenuntergang an de Küste von Brunei (Aufn. Prof. M. Dopleb, Zittau)
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