Kremers Strandkorb-Sammelsurium (eBook)

Zwischen
Horizont und
Wasserlinie

Warum ist das Meer so blau?

Ansichtskarten, Kalenderfotos und so mancher Versuch von Hobbykünstlern geben das Meer in so heftigem Blau wieder, dass man gern den Blick abwendet, weil die Farbwahl die Grenze zum Kitsch klar hinter sich gelassen hat. Aber: Mitunter übertreibt auch die Wirklichkeit: Je nach Tageszeit, Wetterlage und Küstensituation übertrifft das Meer fallweise sogar noch den ärgsten Postkartenkitsch. Nicht selten zeigt es sich auch in deutlich verhalteneren Farbgebungen irgendwo zwischen hellerem Blaugrün und tieferem Grüngrau, gelegentlich auch dunkelgrau, aber immerhin sind Aquamarin- bzw. Meerblau eigens so benannte, gut eingeführte Malfarben und offensichtlich dazu vorgesehen, die durchweg kräftige Färbung des Meeres angemessen darzustellen.

Reines Wasser ist von Natur aus »wasserklar« und farblos. Für Meerwasser gilt der gleiche Befund, auch wenn es ein höchst komplexes Stoffgemisch enthält. Ein Glas Leitungswasser ist von einem Glas partikelfreiem Meerwasser nur nach Augenschein nicht zu unterscheiden. Die unleugbare Färbung von Wellen und Wogen hat demnach nichts mit einer angerührten Malfarbe zu tun und muss eine andere Ursache haben. Sie geht – auf eine einfache Aussage reduziert – auf Wechselwirkungen des Mediums Wasser und der darin enthaltenen Partikeln mit dem auftreffenden und eindringenden Sonnenlicht zurück.

Spiegeln, Schlucken, Streuen

Die von der Sonne ausgehende und auf der Erdoberfläche auftreffende Globalstrahlung mit Wellenlängen zwischen 290 und etwa 3000 nm besteht aus zwei Komponenten, der direkten Sonnenstrahlung und der eher indirekt einwirkenden Himmelsstrahlung. Sie entsteht bei klarem Himmel aus der in der Atmosphäre gestreuten Sonnenstrahlung, bei Wolkenbedeckung aus Strahlung, die die Wolkenschicht durchdrungen hat oder daran reflektiert wurde. Bei Sonnenhöhen über 15° überwiegt die Sonnenstrahlung, bei Werten darunter die Himmelsstrahlung. Trifft die Globalstrahlung auf eine Wasseroberfläche, wird ein Teil davon reflektiert – bei Sonnenhöhen über 30° bis etwa 6 %. Erst wenn die Sonne niedriger über dem Horizont steht, macht sich die Reflexion stärker bemerkbar und kann dann sogar 40 % überschreiten. Anders und recht uneinheitlich fällt der reflektierte Anteil aus, wenn die Meeresoberfläche durch Wellenbewegung zum komplexen Raumgebilde wird. Unter Wasser kommt aber in jedem Fall deutlich weniger Licht an als auf die Oberfläche trifft.

Nachdem das Licht in den Wasserkörper eingedrungen ist, wirken zwei weitere bemerkenswerte Prozesse auf die Strahlung ein: Einerseits wird sie durch Absorption mit Umwandlung von Strahlungsenergie in andere Energieformen wie Wärme verringert, andererseits aber auch durch Streuung an Kleinstpartikeln, die im Wasser schweben. Für die Gesamtschwächung des Lichtes im natürlichen Wasserkörper der Meere verwenden die Ozeanografen den Fachausdruck Attenuation.

Nun besteht »weißes« Sonnenlicht, wie seine spektrale Zerlegung durch Wassertropfen in die Regenbogenfarben zeigt, aus Strahlung verschiedener Wellenlängen und damit aus Wellenbändern unterschiedlicher Farbe. Die Absorption im Wasserkörper betrifft nun die einzelnen Spektralbereiche in unterschiedlichem Maße. In klarem Wasser wird der Blaubereich fast nicht absorbiert – er passiert 1 m Wassertiefe zu fast 98 % und wird erst in 140 m Tiefe bis auf 1 % des Oberflächenwertes verringert. Rotes Licht wird dagegen wesentlich stärker verschluckt. Schon in 2 m Wassertiefe sind rund 50 % der roten, also langwelligen und relativ energiearmen Lichtstrahlen absorbiert. Grünlicht wird dagegen weniger stark absorbiert. Erst in 40 m Wassertiefe reduziert sich sein Anteil etwa auf die Hälfte des Ausgangswertes an der Meeresoberfläche. Unterwasserfotografien bestätigen diese Tatsache: Beim Abtauchen verschwindet zunächst der Rot- und dann der Grünanteil. Ein Unterwasserlichtfeld ist daher schon in mäßiger Tauchtiefe immer blau.

Im klaren Meereswasser bleibt in etwa 100 m Wassertiefe nur noch der blaue Spektralanteil. Die Infrarotstrahlung mit Wellenlängen oberhalb von 1300 nm wird bereits von der obersten 1-cm-Wasserschicht vollständig absorbiert, ebenso der ultraviolette Anteil. Marine Rotalgen wie der Blutrote Seeampfer, die nur deswegen so betont karminrot aussehen, weil sie außer ihrer Eigenfarbe alle anderen Farbqualitäten ihres Standortlichtes absorbieren, haben demnach an Tiefenstandorten gegenüber den Grünalgen einen klaren Positionsvorteil und dominieren daher die Tangvegetation ab einer gewissen Wassertiefe. Kräftige Farben verkümmern in diesem Lichtumfeld fast immer zu – nach Loriot – animativem Mausgrau. Die üppige Buntheit eines Korallenriffs, wie sie in vielen Bildbänden dokumentiert ist, zeigt sich nur in den oberflächennahen Riffteilen. Im tieferen Wasser lässt sie sich dagegen nur mit Blitzlicht- oder Scheinwerferaufnahmen darstellen. Ein speziell für Taucher vielleicht etwas unangenehmer Seiteneffekt des blauen untermeerischen Lichtklimas ist, dass beispielsweise die bei Tageslicht fast tintenblauen und daher zu Recht so genannten Blauhaie unter Wasser relativ schlecht zu erkennen sind – man registriert sie bestenfalls als graue Schatten. »Denn man sieht nur die im Lichte, die im Dunkeln sieht man nicht«, sinnierte Bert Brecht in seiner Dreigroschenoper. Wie recht er doch hat! Das tiefblaue Unterwasser-Dämmerlicht ist schon fast ein Schattenreich.

Der Capri-Effekt

Absorption durch die Wassermoleküle ist die eine Möglichkeit, das eindringende Licht zu verändern. Davon faktisch eigentlich nicht zu trennen ist die Streuung. Das am tiefsten vordringende Blaulicht wird erwartungsgemäß auch viel stärker und häufiger gestreut, weil die übrigen Anteile des Spektrums ja bereits verschwunden sind. Bei der Streuung verändert die Strahlung ihre ursprüngliche Richtung, und ein gewisser Teil der Lichtwellen kehrt sogar wieder zur Oberfläche zurück. Nur dieses Streulicht aus den tieferen Wasserschichten verursacht das geheimnisvolle Blau des Meeres – in der berühmten Blauen Grotte von Capri ebenso wie beim Blick von der Sonnenterrasse auf die Amalfiküste. Das Azurblau fällt dabei umso farbintensiver und gesättigter aus, je tiefer der durchstrahlte Wasserkörper ist.

Im Prinzip geht auch das Blaue vom Himmel auf die Lichtstreuung an Molekülaggregaten in der Atmosphäre zurück (vgl. S. 42). Der englische Physiker Michael Faraday (1791–1867) und sein aus Irland stammender Nachfolger John Tyndall (1820–1893) haben sich experimentell mit der Lichtstreuung an Kleinstteilchen beschäftigt und Erklärungen dafür vorgeschlagen. Das Blau trüber Medien nennt man danach auch Faraday-Tyndall-Effekt. Erst das kombinierte wässrige Blau von Atmosphäre und Ozeanen macht übrigens die Erde aus Weltraumperspektive zum blauen Planeten.

Die geschilderten Farbeffekte könnte man gegebenenfalls auch in einer genügend hohen Säule aus destilliertem Wasser beobachten, denn sie gelten für Wasser allgemein. Im Meer kann jedoch der Anteil der Absorption und der Streuung in Küstennähe stark zunehmen, wo im Wasser meist zahlreiche Partikeln suspendiert sind. Das können feinste, durch Wellenaktion aufgewühlte oder von Zuströmen eingetragene Sedimentteilchen sowie mikroskopisch kleine Planktonorganismen sein. Stärkere Streuung bedeutet für die einzelnen Lichtwellen längere Wege und erhöht damit die Wahrscheinlichkeit der Absorption. Auch im Wasser gelöste, aus den angrenzenden Festlandböden eingeschwemmte Humusstoffe wirken sich gleichsinnig aus. Küstennahes, partikelreiches Wasser schwächt vor allem den kurzwelligen, blauen Anteil – er nimmt hier fast ebenso rasch ab wie der Rotanteil. In der Tiefe herrscht daher fast nur noch Grünlicht vor. Hält sich der Partikelgehalt einigermaßen in Grenzen, wird das zur Oberfläche zurückkehrende Streulicht eine Mischung aus Blau und Grün aufweisen – das Ergebnis ist das intensive Türkis vieler tropischer Küstenabschnitte, das keine Reisebürowerbung auslässt, weil es so wirksam Sehnsüchte nach dem Süden verstärkt. Für diese satte Farbe gibt es – buchstäblich – noch einen weiteren Grund, nämlich das seichte Wasser in Strandnähe über grellweißem Sediment. Die Strände tropischer Küsten bestehen im Unterschied zu Nordsee und anderen europäischen Meeren aus grellweißem Korallensand, der natürlich viel heftiger reflektiert als die braungrauen Granitkorn-Massen an den Küsten der gemäßigten Breiten.

Bunte Meere

Manche Meere werden nach anderen Farbattributen außerhalb der Blaupalette bezeichnet, so beispielsweise das bis 2600 m tiefe Rote Meer zwischen Afrika und der riesigen Arabischen Halbinsel, das aber dennoch überwiegend türkis- bis tiefblau erscheint. Für diese Namenswahl gibt es verschiedene Erklärungen. Gelegentlich treten in diesem Meeresgebiet Massenentwicklungen des fädigen Planktonmikroorganismus Trichodesmium erythraeum auf, der zu den Cyanobakterien gehört. Die Zellfäden enthalten – ähnlich wie die Rotalgen – außer dem üblichen Chlorophyll große Mengen des kräftig rötlichen Pigments Phycoerythrobilin, das für ihren Photosynthesebetrieb wichtig ist. Treibende Trichodesmium-Teppiche lassen nun das Meerwasser rötlich erscheinen. Eine...