Himmel

Der Himmel bietet einen ungehinderten Blick nach oben von der Erdoberfläche aus. Er umfasst die Atmosphäre und den Weltraum . Er kann auch als ein Ort zwischen Erde und Weltraum betrachtet werden und ist somit vom Weltraum zu unterscheiden.

In der Astronomie wird der Himmel auch als Himmelskugel bezeichnet . Es handelt sich dabei um eine abstrakte, konzentrisch zur Erde liegende Kugel, auf der Sonne , Mond , Planeten und Sterne scheinbar ihre Bahnen ziehen . Die Himmelskugel wird üblicherweise in bestimmte Bereiche, die sogenannten Sternbilder, unterteilt .

Der Begriff „ Himmel“ bezeichnet im allgemeinen Sprachgebrauch die Perspektive von der Erdoberfläche aus; Bedeutung und Verwendung können jedoch variieren. Ein Beobachter auf der Erdoberfläche sieht einen kleinen Teil des Himmels, der einer Kuppel ähnelt (manchmal auch Himmelsschale genannt ) und tagsüber flacher erscheint als nachts . ^{[ 1 ]} In manchen Fällen, beispielsweise bei der Besprechung des Wetters, bezieht sich der Begriff „Himmel“ nur auf die unteren, dichteren Schichten der Atmosphäre.

Der Himmel erscheint tagsüber blau, weil Luftmoleküle die kürzeren Wellenlängen des Sonnenlichts stärker streuen als die längeren (rötlicheren). ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} Der Nachthimmel wirkt wie eine größtenteils dunkle Fläche oder Region, die mit Sternen übersät ist. Sonne und manchmal auch der Mond sind tagsüber sichtbar, sofern sie nicht von Wolken verdeckt werden . Nachts sind Mond, Planeten und Sterne ebenfalls gut zu sehen.

Zu den Naturphänomenen am Himmel gehören Wolken, Regenbögen und Polarlichter . Auch Blitze und Niederschlag sind sichtbar. Bestimmte Vögel und Insekten sowie von Menschenhand geschaffene Fluggeräte wie Flugzeuge und Drachen können fliegen. Aufgrund menschlicher Aktivitäten treten über Großstädten tagsüber Smog und nachts Lichtverschmutzung auf .

Das Wort Himmel stammt vom altnordischen Wort sky ab und bedeutet „Wolke, Wohnstätte Gottes “. Der nordische Begriff ist auch die Quelle des altenglischen scēo , das dieselbe indogermanische Basis wie das klassische lateinische obscūrus hat , was „dunkel“ bedeutet.

Im Altenglischen bezeichnete der Begriff „heaven“ die sichtbare Ausdehnung über der Erde. Im Mittelenglischen begann sich die Bedeutung von „heaven“ hin zu seiner heutigen, religiösen Bedeutung zu verschieben. ^{[ 6 ]}

Abgesehen vom direkten Sonnenlicht entsteht der größte Teil des Lichts am Tageshimmel durch Streuung , die von der Rayleigh-Streuung, einem Phänomen, das bei kleinen Partikeln auftritt, dominiert wird . Die Streuung an molekülgroßen Partikeln (wie in der Luft) ist sowohl in Richtung der Lichtquelle als auch von ihr weg stärker als senkrecht dazu. ^{[ 7 ]} Streuung spielt bei allen sichtbaren Wellenlängen eine Rolle, ist aber am kurzwelligen (blauen) Ende des sichtbaren Spektrums stärker . Das bedeutet, dass das gestreute Licht blauer ist als seine Quelle: die Sonne . Das verbleibende direkte Sonnenlicht, das einen Teil seiner kurzwelligen Anteile verloren hat, erscheint etwas weniger blau. ^{[ 5 ]}

In Wolken tritt die Streuung noch stärker auf. Einzelne Wassertropfen brechen weißes Licht in farbige Ringe . Ist eine Wolke dicht genug, führt die Streuung an vielen Wassertropfen dazu, dass die farbigen Ringe verschwimmen und ein verwaschenes Weiß entsteht. ^{[ 8 ]}

Der Himmel kann in einer Vielzahl von Farben wie Rot, Orange, Violett und Gelb erscheinen (besonders in der Nähe von Sonnenaufgang und Sonnenuntergang), wenn das Licht einen deutlich längeren Weg (oder eine größere optische Tiefe ) durch die Atmosphäre zurücklegen muss. Streueffekte polarisieren das Himmelslicht teilweise und sind am stärksten im 90°-Winkel zur Sonne ausgeprägt. Das vom Horizont gestreute Licht durchdringt bis zu 38-mal so viel Luftmasse wie das Licht vom Zenit , wodurch ein blauer Farbverlauf entsteht , der im Zenit leuchtend und in Horizontnähe blass erscheint. [ ^{9 ] Auch} rotes Licht wird gestreut, wenn sich genügend Luft zwischen der Lichtquelle und dem Beobachter befindet, wodurch sich die Farbe des Himmels mit Sonnenaufgang und -untergang verändert. Je weiter die Luftmasse gegen unendlich strebt, desto weißer erscheint das gestreute Tageslicht. ^{[ 10 ]}

Abgesehen von der Sonne können entfernte Wolken oder schneebedeckte Berggipfel gelb erscheinen. An klaren Tagen ist dieser Effekt kaum sichtbar, tritt aber deutlich hervor, wenn Wolken die Sichtlinie versperren und den Blaustich des gestreuten Sonnenlichts abschwächen. ^{[ 10 ]} In höheren Lagen erscheint der Himmel tendenziell dunkler, da die Streuung aufgrund der geringeren Luftdichte abnimmt . Ein extremes Beispiel ist der Mond: Hier findet keine atmosphärische Streuung statt, wodurch der Mondhimmel selbst bei sichtbarer Sonne schwarz erscheint. ^{[ 11 ]}

Die Internationale Beleuchtungskommission (CIE) empfiehlt Modelle zur Himmelsleuchtdichteverteilung für die Planung von Tageslichtsystemen . Jüngste Entwicklungen betreffen „All-Sky-Modelle“ zur Modellierung der Himmelsleuchtdichte unter verschiedenen Wetterbedingungen, von klar bis bedeckt. ^{[ 12 ]}

Helligkeit und Farbe des Himmels verändern sich im Laufe eines Tages stark, und auch die Hauptursache dafür ist unterschiedlich. Steht die Sonne hoch über dem Horizont , ist die direkte Streuung des Sonnenlichts ( Rayleigh-Streuung ) die mit Abstand dominierende Lichtquelle. In der Dämmerung , also der Zeit zwischen Sonnenuntergang und Nacht bzw. zwischen Nacht und Sonnenaufgang , ist die Situation jedoch komplexer.

Grüne Blitze und grüne Strahlen sind optische Phänomene, die kurz nach Sonnenuntergang oder vor Sonnenaufgang auftreten. Dabei ist ein grüner Fleck über der Sonne sichtbar, meist nur für ein bis zwei Sekunden, oder er ähnelt einem grünen Strahl, der vom Sonnenuntergangspunkt nach oben schießt. Grüne Blitze sind eine Gruppe von Phänomenen mit unterschiedlichen Ursachen ^{[ 14 ]} . Die meisten treten bei einer Temperaturinversion auf ( wenn die Temperatur mit der Höhe zunimmt, anstatt wie üblich abnimmt). Grüne Blitze können aus jeder Höhe beobachtet werden (sogar aus einem Flugzeug). Sie sind üblicherweise über einem freien Horizont zu sehen, beispielsweise über dem Meer, aber auch über Wolken und Bergen. Grüne Blitze können auch am Horizont in Verbindung mit dem Mond und hellen Planeten wie Venus und Jupiter beobachtet werden . ^{[ 15 ] [ 16 ]}

Der Erdschatten ist der Schatten, den die Erde durch ihre Atmosphäre in den Weltraum wirft. Dieses atmosphärische Phänomen ist während der bürgerlichen Dämmerung (nach Sonnenuntergang und vor Sonnenaufgang) sichtbar. Bei guten Wetterbedingungen und freier Sicht auf den Horizont erscheint der Schattenrand als dunkles oder mattes bläuliches Band knapp über dem Horizont, im unteren Himmelsbereich gegenüber der (untergehenden oder aufgehenden) Sonne. Ein verwandtes Phänomen ist der Venusgürtel (oder Antidämmerungsbogen), ein rosafarbenes Band, das oberhalb des bläulichen Erdschattens im selben Himmelsbereich sichtbar ist. Es gibt keine klare Trennlinie zwischen Erdschatten und Venusgürtel; die beiden Farbbänder gehen fließend ineinander über. ^{[ 17 ] [ 18 ]}

Die Dämmerung wird anhand des Sonnenstands in drei Phasen unterteilt, gemessen in 6°-Schritten. Nach Sonnenuntergang beginnt die bürgerliche Dämmerung ; sie endet, sobald die Sonne mehr als 6° unter dem Horizont steht. Darauf folgt die nautische Dämmerung , wenn die Sonne zwischen 6° und 12° unter dem Horizont steht (Tiefe zwischen −6° und −12°). Anschließend schließt sich die astronomische Dämmerung an , definiert als der Zeitraum zwischen −12° und −18°. Sobald die Sonne mehr als 18° unter dem Horizont steht, erreicht der Himmel im Allgemeinen seine minimale Helligkeit. ^{[ 19 ]}

Mehrere Quellen können als Ursprung der intrinsischen Helligkeit des Himmels identifiziert werden, nämlich das Nachthimmelsleuchten , die indirekte Streuung des Sonnenlichts, die Streuung des Sternenlichts und die künstliche Lichtverschmutzung .

Der Begriff Nachthimmel bezeichnet den Himmel, wie er nachts sichtbar ist. Er wird üblicherweise mit Himmelsbeobachtung und Astronomie in Verbindung gebracht und bezieht sich auf die Sichtung von Himmelskörpern wie Sternen, Mond und Planeten, die in einer klaren Nacht nach Sonnenuntergang sichtbar werden. Natürliche Lichtquellen am Nachthimmel sind Mondlicht, Sternenlicht und Nachthimmelsleuchten, je nach Ort und Tageszeit. Dass der Himmel nachts nicht völlig dunkel ist, lässt sich leicht beobachten. Wäre der Himmel (ohne Mond und Stadtlichter) absolut dunkel, könnte man die Silhouette eines Objekts nicht erkennen.

Der Nachthimmel und seine Erforschung haben in antiken wie modernen Kulturen einen historischen Stellenwert. So nutzten Bauern beispielsweise in der Vergangenheit den Zustand des Nachthimmels als Kalender, um den richtigen Zeitpunkt für die Aussaat zu bestimmen. Der antike Glaube an die Astrologie basiert im Allgemeinen auf der Annahme, dass die Beziehungen zwischen den Himmelskörpern Ereignisse auf der Erde beeinflussen oder Informationen darüber vermitteln. Die wissenschaftliche Erforschung des Nachthimmels und der darin beobachteten Objekte ist hingegen Gegenstand der Astronomie.

In der Astronomie mit sichtbarem Licht wird die Sichtbarkeit von Himmelskörpern am Nachthimmel durch Lichtverschmutzung beeinträchtigt. Die Anwesenheit des Mondes am Nachthimmel hat die astronomische Beobachtung historisch bedingt erschwert, da sie die Umgebungsbeleuchtung verstärkt. Mit dem Aufkommen künstlicher Lichtquellen hat sich die Lichtverschmutzung jedoch zu einem zunehmenden Problem für die Himmelsbeobachtung entwickelt. Spezielle Filter und Modifikationen an Leuchten können dieses Problem zwar etwas lindern, doch für optimale Beobachtungen suchen sowohl professionelle als auch Amateurastronomen Beobachtungsorte fernab von Ballungszentren auf.

Neben der Luftdrucktendenz ist der Zustand des Himmels einer der wichtigsten Parameter für die Wettervorhersage in Gebirgsregionen. Eine Verdichtung der Wolkendecke oder das Auftreten höherer Wolkenschichten deuten auf baldigen Regen hin. Nachts können hohe, dünne Zirrostratuswolken zu Halos um den Mond führen, die auf eine Warmfront und den damit verbundenen Regen hinweisen . ^{[ 20 ]} Morgennebel kündigt schönes Wetter an und kann mit einer maritimen Schicht einhergehen , einem Indiz für eine stabile Atmosphäre. ^{[ 21 ]} Regen wird meist von Wind oder Wolken angekündigt, die die Nebelbildung verhindern. Das Herannahen einer Gewitterlinie kann auf eine Kaltfront hindeuten . Wolkenloser Himmel zeugt von schönem Wetter in naher Zukunft. ^{[ 22 ]} Die Verwendung der Himmelsbedeckung zur Wettervorhersage hat im Laufe der Jahrhunderte zu verschiedenen Wettermythen geführt . ^{[ 23 ]}

Innerhalb von 36 Stunden nach dem Durchzug des Zentrums eines tropischen Wirbelsturms beginnt der Luftdruck zu sinken, und ein Schleier aus weißen Zirruswolken nähert sich aus Richtung des Wirbelsturms. Innerhalb von 24 Stunden nach der größten Annäherung an das Zentrum ziehen tiefe Wolken auf, die sogenannte Zyklonbarre , während der Luftdruck rapide abfällt und die Winde zunehmen. Innerhalb von 18 Stunden nach dem Durchzug des Zentrums ist stürmisches Wetter mit plötzlichen Windzunahmen, begleitet von Regenschauern oder Gewittern, üblich. Innerhalb von sechs Stunden nach dem Eintreffen des Zentrums regnet es anhaltend. Innerhalb einer Stunde nach dem Eintreffen des Zentrums wird der Regen sehr stark, und die stärksten Winde innerhalb des tropischen Wirbelsturms werden erreicht. Wenn das Zentrum mit einem starken tropischen Wirbelsturm eintrifft, bessern sich die Wetterbedingungen, und die Sonne wird sichtbar, wenn das Auge des Wirbelsturms über den Himmel zieht. Sobald das System abgezogen ist, dreht der Wind um, und zusammen mit dem Regen nimmt er plötzlich zu. Einen Tag nach dem Durchzug des Zentrums wird die tiefe Bewölkung durch eine höhere Bewölkung ersetzt, und der Regen wird nur noch sporadisch. Etwa 36 Stunden nach dem Durchzug des Zentrums löst sich die hohe Bewölkung auf und der Luftdruck beginnt sich zu stabilisieren. ^{[ 24 ]}

Flug ist der Prozess, durch den sich ein Objekt im oder jenseits des Himmels (wie im Falle der Raumfahrt) bewegt, sei es durch aerodynamischen Auftrieb , Schubkraft , aerostatische Auftriebskräfte oder ballistische Bewegung, ohne direkte mechanische Unterstützung vom Boden. Die technischen Aspekte des Fluges werden in der Luft- und Raumfahrttechnik untersucht, die sich in Luftfahrttechnik (die Lehre von Luftfahrzeugen) und Raumfahrttechnik ( die Lehre von Raumfahrzeugen) unterteilt, sowie in der Ballistik (die Lehre vom Flug von Projektilen). Während Menschen seit 1783 mit Heißluftballons fliegen können ^{[ 25 ]} , nutzen andere Arten den Flug schon deutlich länger. Tiere wie Vögel, Fledermäuse und Insekten sind flugfähig. Sporen und Samen von Pflanzen nutzen den Wind zur Verbreitung ^{[ 26 ] .}

Viele Mythologien kennen Gottheiten, die eng mit dem Himmel verbunden sind. In der ägyptischen Religion wurde der Himmel als Göttin Nut und als Gott Horus verehrt . Dyeus gilt in der proto-indogermanischen Religion als Himmelsgott oder als Personifikation des Himmels , woraus Zeus , der Himmels- und Donnergott der griechischen Mythologie , und der römische Himmels- und Donnergott Jupiter hervorgingen .

In der Mythologie der australischen Aborigines ist Altjira (oder Arrernte) der wichtigste Himmelsgott und zugleich der Schöpfergott. In der Mythologie der Irokesen war Atahensic eine Himmelsgöttin , die bei der Erschaffung der Erde auf die Erde stürzte. Viele Kulturen haben Sternbilder zwischen den Sternen am Himmel gezeichnet und diese in Verbindung mit Legenden und Mythen über ihre Gottheiten verwendet.

• Cyanometer
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