So blau ist das Meer: physikalische Entdeckungen am Wasser

„Am grauen Strand, am grauen Meer, und seitab liegt die Stadt …“. Vielleicht kennen Sie das bekannte Gedicht vonTheodor Storm über seine Heimatstadt Husum. In meiner Schulzeit konnte ich mir nicht erklären, wie ein Dichter so „grau“ über seine Heimat schreiben konnte. Graues Meer, wie schrecklich! So etwas gab es doch gar nicht. Das Meer war doch immer blau, jedenfalls auf allen Postkarten und Bildern. Auch den Astronauten zeigen sich die Meere in intensivem Blau. Heute weiß ich es natürlich besser: Meer ist, wie wir uns das wünschen, oft blau. Aber es kann auch grau, beige oder grün sein.

Bei oberflächlicher Beobachtung scheint das Meer die Farbe des Himmels widerzuspiegeln. Das Meer ist blau, wenn auch der Himmel blau über ihm leuchtet; es nimmt einen grauen Farbton an, wenn der Himmel wolkenverhangen ist. Und bei einem Sonnenuntergang kann man einen Streifen rotgolden glänzenden Wassers auf dem Meer erkennen. Auch der Mond spiegelt sich auf Gewässern, wenn er nur flach genug am Himmel steht.

Reflexion der Himmelsfarbe ist jedoch nur die halbe Erklärung für das unnachahmliche Blau des Meeres. Wie Ihnen bei Spaziergängen am Strand eines Meeres oder großen Sees vielleicht aufgefallen ist, nimmt das Meer einen umso intensiveren Blauton an, je weiter man darauf hinausschaut. Wenn man am Strand steht, hat man beinahe den Eindruck, als hätte jemand ein tiefblaues Band am Horizont ausgebreitet, um diesen zu markieren. Bei der Farbe des Meerwassers spielt nämlich nicht nur die Reflexion von Lichtstrahlen an seiner Oberfläche eine Rolle, sondern auch, wie das Licht unter Wasser auf dieses einwirkt. Wasser hat die Eigenschaft, das Sonnenlicht zu filtern.

Hat Wasser überhaupt eine Farbe?

Der Farbeindruck, den ein Gegenstand auf uns macht, hängt davon ab, wie das auf ihn fallende und gegebenenfalls in ihn hineingelangende Licht mit den Atomen und Molekülen des Stoffes wechselwirkt. Das Licht kann reflektiert, absorbiert oder gestreut werden. Diese Prozesse hängen einerseits von der Wellenlänge des Lichtes, also von dessen Farbe, andererseits aber auch von der Art der Moleküle und deren Bindung ab.

Welche Farbe hat also Wasser? Es erscheint, genauso wie Glas, durchsichtig: Durch ein mit Wasser gefülltes Glas kann man ohne Behinderung hindurchsehen, bei einer Pfütze kann man den Grund beobachten. Aber schon tiefere Seen nehmen einen bläulichen Schimmer an und in den größten Tiefen unserer Ozeane ist es stockdunkel. Wenn Sonnenlicht auf Wasser fällt, dann wird zunächst ein Teil des Lichtes an seiner Oberfläche reflektiert. Der Rest dringt in das Wasser ein und wechselwirkt mit seinen Molekülen, und dieser Effekt hängt von der Wellenlänge, also der Farbe des Lichtes, ab. Wassermoleküle absorbieren, also verschlucken, mit besonderer Vorliebe die langwelligen, also roten Anteile des Lichtes, sodass mit zunehmender Tiefe rote Lichtanteile völlig verschwinden. Jeder Taucher kennt diesen Effekt: Mit z