Während einer totalen Sonnenfinsternis können Menschen einige seltsame Dinge sehen. Sicher, das Hauptereignis findet am Himmel statt (SN: 04.01.24). Aber auch vor Ort könnte die Welt etwas anders aussehen.
Während der Mond einige Minuten lang die Sonnenstrahlen blockiert, verblassen die Farben in der falschen Dämmerung zu silbrigem Grau. Normalerweise können leuchtende Rottöne dunkel oder sogar schwarz erscheinen, während Blau- und Grüntöne hervorstechen.
Zwei Dinge passieren, um die Farbverschiebung hervorzurufen, sagt Takeshi Yoshimatsu, ein Farbsehensforscher an der Washington University School of Medicine in St. Louis.
Erstens geht es darum, was in der Atmosphäre vor sich geht.
Sonnenlicht besteht aus Lichtwellen mit einem breiten Farbspektrum. An einem normalen sonnigen Tag streuen Partikel und Wassertröpfchen in der Luft das Sonnenlicht, wenn es durch die Atmosphäre strömt. Die blauen Lichtwellen des Sonnenlichts streuen stärker als die roten Wellen, da blaue Wellen kürzere Wellenlängen haben. Vereinzelte blaue Wellen färben den Himmel blau. Mittlerweile ist es wahrscheinlicher, dass die roten Wellen des Sonnenlichts den Boden erreichen.
Die Farbe eines Objekts hängt vom Licht ab, das es reflektiert. Da bei direkter Sonneneinstrahlung tendenziell mehr rotes Licht den Boden erreicht, reflektieren sonnenbeschienene Objekte mehr rotes als blaues Licht. Das lässt Rottöne leuchtender erscheinen, sagt Yoshimatsu.
Während einer totalen Sonnenfinsternis blockiert der Mond die Sonne, sodass das meiste Licht, das auf Objekte am Boden trifft und von ihnen reflektiert wird, indirektes Licht ist. Ein größerer Teil dieses indirekten Lichts besteht aus leicht gestreuten blauen Wellen, sodass Objekte mehr blaues Licht reflektieren. Dies führt offenbar zu einer Verschiebung des Farbspektrums in Richtung Blau, sagt Yoshimatsu. Ähnliches passiert bei anderen schwachen Lichtverhältnissen, wie zum Beispiel bei Sonnenuntergang.
Dann ist da noch das, was in unseren Augen passiert.
Bei hellem Licht sorgen lichtsammelnde Zellen in der Netzhaut, sogenannte Zapfen, für das Farbsehen. Die meisten Zapfen sind auf die Erkennung von Rot oder Grün abgestimmt, wobei ein kleiner Prozentsatz auf Blau ausgerichtet ist. Die drei zusammen erzeugen das Rot-Grün-Blau-Farbsehen. Bei voll aktiven Zapfen erscheinen Rottöne bei Tageslicht normalerweise heller als Blautöne.
Im Dunkeln übernehmen sehr empfindliche, lichtsammelnde Stäbchenzellen, die für das Nachtsichtvermögen zuständig sind. Da es jedoch nur einen Stabtyp gibt, sehen Menschen bei Dunkelheit oder sehr schlechten Lichtverhältnissen keine Farben.
Eine Sonnenfinsternis, Dämmerung, Morgendämmerung oder andere Bedingungen mit schlechten Lichtverhältnissen liegen „irgendwo dazwischen“, sagt Yoshimatsu, „nicht ganz hell, aber auch nicht ganz dunkel.“ Hier kommt der Purkinje-Effekt ins Spiel.“
Der Effekt – auch Purkinje-Verschiebung oder Purkinje-Phänomen genannt – ist die Tendenz der Helligkeitsempfindlichkeit des Auges, sich bei schwachem Licht von Rot nach Blau zu verschieben.
Unter bestimmten schlechten Lichtverhältnissen tragen sowohl Stäbchen als auch Zapfen zu unserem Sehvermögen bei, sagt Rafal Mantiuk, Computer- und Sehwissenschaftler an der Universität Cambridge. Zapfen sind nicht empfindlich genug, um schwaches Licht aufzunehmen. Obwohl die Zellen auch in der Dämmerung noch arbeiten, verblassen die Farben und der Kontrast zwischen ihnen wird geringer, sagt Mantiuk. Unterdessen bilden Stäbchen ein Pigment, das blaue und grüne Wellenlängen aufnimmt und diese Farben heller erscheinen lässt, während Rottöne dunkler erscheinen. Das passiert nur, wenn auch die Zapfen noch aktiv sind.
„Wie genau es funktioniert, darüber streiten und gehen die Papiere noch auseinander“, sagt Mantiuk.
Er gibt jedoch einen wichtigen Tipp zur Beobachtung der Sonnenfinsternis. „Nur Leute, die tragen [eclipse] Brillen werden die Purkinje-Verschiebung bemerken können. „Wenn man keine Brille trägt, ist es nicht dunkel genug.“
Darüber hinaus tragen Sonnenfinsternisbrillen zum Schutz vor schädlichen Sonnenstrahlen bei, sodass Menschen das Ereignis sicher verfolgen können. Die American Astronomical Society verfügt über eine Liste von Orten, die sichere Sonnenfinsternisbrillen anbieten. Und JAMA Kürzlich veröffentlichte Tipps für sicheres Betrachten und was zu tun ist, wenn Ihr Sehvermögen beim Beobachten der Sonnenfinsternis beeinträchtigt ist.
Dieser Farbeffekt werde auf Bildern nicht sichtbar sein, sagt Mantiuk. Es ist eine Frage der Wahrnehmung, nicht nur der Optik, man muss es also persönlich erleben. Für diejenigen, die den Purkinje-Effekt in Aktion sehen möchten, sich aber nicht auf dem Weg der Totalität befinden, bietet Mantiuk ein Experiment an. Nehmen Sie ein Quadrat aus rotem Stoff und eines aus blauem Stoff und betrachten Sie sie im Licht. Dann das Licht dimmen, vielleicht eine Sonnenbrille aufsetzen und noch einmal schauen. Die Helligkeit der Quadrate sollte umgekehrt sein.
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