Warum scheint Sonnenlicht durch Löcher in der Wolkendecke kegelförmig?

Question

Ist euch schon mal aufgefallen, dass bei bewölktem Himmel die Sonnenstrahlen kegelförmig durch ein Loch in der Wolkendecke fallen? Wo doch, wie wir alle wissen, die sonnenstrahlen nahezu parallel verlaufen?
Ich habe diese Erscheinung schon mit einem Diplom-Physiker disskutiert, jedoch ohne brauchbares Ergebnis.
Um Spekulationen vorzubeugen: an der Brechung des Lichtes kan es schon mal nicht liegen.

erst mal vielen dank für eure erklärungsversuche!
jedoch nehme ich an, dass keiner von euch dieses phänomen schon bewußt wahrgenommen hat.
Denn:
es handelt sich um eine recht extreme kegelform; schätzungsweise 50-60 ° zur wolkendecke. und diese "streuung" kann ich mit euren antworten nicht wirklich in einklang bringen.

Answer 1

Sowas kommt ja nur unter bestimmten Umständen - Wetterlagen vor. Und zwar: hohe Luftfeuchtigkeit, dichte Wolkendecke.

Dass das Sonnenlicht parallel auf die Erde fällt (stimmt zwar...) und dann vondem Wolken"loch" gebeugt wird ist nicht möglich, denn die Wellenlänge von Licht ist etwa bei 500nm, etwa in dieser Größe müsste, wenn Beugung stattfinden soll, auch das Loch in der Wolkendecke sein.
Ist es aber nicht. Es hat sicher einige hundert Meter Durchmesser.

Tatsächlich liegt es aber an Lichtstreuung. Es hat denselben Grund, warum du, wenn du in der Nacht Auto fährst, auch kegelförmige Lichtausstrahlung siehst. Das Licht wird an der "Luft" gestreut, und zwar ausgehend von der Quelle zirkular nach außen.
Warum man das bei Wolken und Sonnenlicht nicht immer sieht, ist, weil es zu hell dafür ist. Sind aber viele Wolken am Himmel, die das Sonnenlicht genügend verdunkeln, sieht man, wie ein einzelner Lichtkegel (eben kein Kegel, sondern von der Form der Quelle = Wolkenloch) an der Luft (sofern nicht gerade Sahara-Bedingungen herrschen) streut.

Streuung: Licht trifft auf Hinderniss ("Luft"molekül, passt größenmäßig perfekt) und wird dadurch in andere Richtung abgelenkt.

PS: Das ganze würde man auch sehen, wenn irgendwelche anderen Moleküle zahlreich vorhanden wären, an denen sich das Licht streuen kann - wie Abgase oder Staub.
Aber ich dachte das Beispiel mit hoher Luftfeuchtigkeit ist umweltfreunlicher...

Answer 2

Das ist eine Sache der Perspektive (des Blickwinkels).
Zur Verdeutlichung:
Male auf ein Blatt Papier zwei parallele Linien. Blicke nun senkrecht auf das Blatt. Du siehst die Linien als Parallelen. Blicke nun entlang der Linien ganz flach über das Blatt Papier. Die Linien erscheinen nun plötzlich nicht mehr als Parallelen sondern scheinen sich in einem "Fluchtpunkt" zu treffen (wenn man die Linien verlängern würde)
So ähnlich ist es wohl auch mit den Sonnenstrahlen.

Answer 3

Ich liebe diese "Lichtlöcher" und male das auch gerne.

Bisher hab ich gedacht, das hat mit der Formation der Wolken oder mit dem Feuchtigkeitsgehalt der Luft zu tun, denn die Erscheinung ist unabhängig von der Tageszeit, also dem Stand der Sonne.

Aber nach all diesen Erklärungen hier.......bin ebenso ratlos wie dein Dipl.Phys.
Wenn du die Lösung hast, bitte melden!

Answer 4

zum einen liegt es daran dass die erde rund ist und zum anderen daran dass die sonnen eine punktförmige lichtquelle ist

Answer 5

Ich denke auch, claude_eckl hat Recht. Das Licht sollte in der trüben Atmosphäre ein leuchtendes Prisma bilden ( Zwei parallele gleich geformte Flächen - das Loch in der Wolkendecke und die Projektion am Boden). Wenn das Loch angenommen kreisrund ist, haben wir den Sonderfall Zylinder. Aus der Froschperspektive ist der "Bodenkreis" sehr nahe, ähnelt am ehesten einer großen Ellipse. Der "Deckelkreis", das Loch in der Wolke, ist weit entfernt und ähnelt fast einem Punkt. Geometrisch entspricht das in der Perspektive einen abgeflachten Kegel, also dem beobachteten Phänomen.

Answer 6

Ich wünschte, man könnte hier zeichnen...

Stell Dir die Situation auf einen Bildschirm oder eine Leinwand projiziert vor, oben die Sonne, darunter waagerecht die Blenden (Wolken mit Löchern) und darunter wiederum den Boden.

Die spannende Frage ist, welches Licht gelangt durch die Blende(n)? Die dieses Licht eingrenzenden Strahlen berühren die Sonne links (tangential!) und eine Blende rechts, bzw. umgekehrt rechter Sonnenrand und linker Blendenrand. Der Bereich unterhalb der Wolken, der von diesen Strahlen eingefaßt wird, ist Dein Lichtkegel. Das Ganze klappt aus zwei Gründen, erstens ist die Sonne halt doch keine Punktquelle sondern ausgedehnt, zweitens ist die Blende selbst (das Wolkenloch) auch ausgedehnt. Eine Punktquelle und eine Punktblende wäre die einzige Kombination ohne Kegel.
Das Sonnenlicht ist halt nur beinahe parallel, bei 150 Millionen km Entfernung spielen ein paar km seitlicher Abweichung selten eine Rolle - nur interessiert Dich bei dieser Frage gerade diese seitliche Ausdehnung des Sonnenlichtes und daher kannst Du die optische Ausdehnung der Sonne nicht vernachlässigen - dafür aber die tatsächliche Sonnenentfernung. Das Ganze würde auch mit einer näheren und entsprechend kleineren Lichtquelle (die halt nur optisch gleich groß scheinen muß) funktionieren - bspw. dem Mond.

Es ist halt letztlich ein Effekt der geometrischen Optik - Lichtbrechung oder Erdkrümmung kommen hierbei nicht zum Tragen.

Wie gesagt, mit einer Zeichnung ließe es sich besser veranschaulichen, vielleicht nimmst Du einfach mal ein Blatt Papier und zeichnest die Situation bei verschiedenen Sonnenhöhen und Blendengrößen.

Answer 7

Daniel schrieb: zum einen liegt es daran dass die erde rund ist und zum anderen daran dass die sonnen eine punktförmige lichtquelle ist

ich denke nicht das das der fall ist, da der kegel den man sieht nach deiner theorie von einer punktförmigen lichtquelle stammen müsse die sehr viel näher an der erde steht kommen müsse.

eine andere theorie wäre, das die sonne eben grade alles andere als eine punktuelle lichtquelle ist sondern im gegenteil ein riesen strahler. wenn man nun davon ausgeht das lichtstrahlen in allen möglichen winkeln von der sonne abstrahlen könnte es dazu kommen das einige lichtstrahlen einen passenden brennpunkt haben und dadurch ein kegel entsteht, woran ich aber nicht glaube :D aber es klingt os toll und ich wolltes mal schreiben.

ich unterstütze die these der perspektive.

Answer 8

glaube nich das eine optisch täuschung is denn dann müsste diese sich ja durch einen perpektivwechsel aufheben lassen oder wenigstens verändern

man sieht sich leudde

Answer 9

Nachtrag:
Ok, wie wärs mit der Beugung am Spalt? Das Loch in der Wolkendecke wirkt wie ne Blende, an der der Lichtstrahl gebeugt wird. Und je kleiner die Öffnung, desto größer die Aufweitung (Beugung) des Strahls hinter der Blende.
Wir sind der Wahrheit immer näher...;))


Hey,
nö, Brechung ist das nicht, aber wie Du gesagt hast, die Sonnenstrahlen verlaufen nahezu parallel. Und dieses "nahezu" ist es, denn das polychromatische Sonnenlicht zeigt spährische Divergenz, sprich "Auseinanderlaufen" des Strahls, was als Lichtkegel zu beobachten ist. Deshalb sind bei denoptischen Geräten zusätzlichen Linsen montiert, die den Strahl fokussieren (den Kegel "zusammendrücken"). Im Gegensatz dazu hat das monochromatische Laserlicht sehr eringe Divergenz, u.a. deshalb ist seine Energie so "konzentriert".
Diese Erscheinung kann man auch bei der Ausbreitung von anderen Wellen beobachten (Licht ist selbst nicht nur Teilchen, sondern auch elektromagnet. Welle), z.B. bei seismischen Wellen. Alles läuft mehr oder weniger darauf hinaus, dass die Energie von einer Punktquelle abgestrahlt wird und dann verteilt sich auf die Abstrahlkugeloberfläche...
Uff, hoffentlich ist es einigermaßen verständlich.
Grüße

Answer 10

vieleicht liegt es an der krümmung der erde das es einem so vorkommt oder aber es handelt sich um streulicht!
oder es handelt sich schlichtweg um ne optische täuschung!
(wie zb fatamorgana oder änliches)