Über die Farbe der Sicht und des Tageshimmels

Zusammenfassung

Für die Beleuchtung einer horizontalen Fläche durch den Himmel, die Sonne und beide zusammen (Globalbeleuchtung) wird die spektrale Intensitätsverteilung bei Rayleighscher Streuung bestimmt und daraus durch Verwendung der Farbtafel (Farbdreieck) die beiden kennzeichnenden Größen für die Farbe einer Beleuchtung: Farbtongleiche Wellenlänge λ> _F und FarbsättigungS in % ermittelt. Tabelle 1 zeigt quantitativ die zunehmende Gelbfärbung der Sonne bei abnehmender Höhe und die abnehmende Blausättigung der Himmelsstrahlung. Außerdem werden die Einflüsse von Rayleighscher Mehrfachstreuung (Tabelle 4) und Ozonabsorption bei tiefstehender Sonne (Tabelle 5) berücksichtigt.

Die wesentlich davon abweichende Färbung der Beleuchtung einer geneigten Fläche wird am Beispiel einer senkrechten, nach West gerichteten Wand untersucht. Tabelle 3 zeigt den Tagesgang der vormittags im Schatten blau, nachmittags bei Sonnenbeleuchtung gelb erscheinenden Färbung.

Ebenfalls unter der Annahme Rayleighscher Streuung und einer mittleren Beleuchtung (Sonne in 30^o Höhe) wird die Verfärbung entfernter Sichtiziele infolge Extinktion und Streulicht der Luft bestimmt. Ein schwarzes Ziel weist einen blauen, mit zunehmender Entfernung an Sättigung abnehmenden Farbton auf, ein weißes Ziel wird mit zunehmender Entfernung zunächst satter gelb und nähert sich erst bei Entfernungen von mehr als 40 km wieder dem Weiß. Besondere Aufmerksamkeit ist dabei der Umstimmungsfähigkeit des Auges gewidmet, die bewirkt, daß auch ein leicht farbig getöntes Weiß als vollkommenes „Unbunt” gesehen werden kann.

Summary

The spectral distribution due to Rayleigh scattering of the illumination upon a horizontal surface by sky radiation, by solar radiation and by both radiations together (global radiation) is given. From it by using the colorimetric diagram (Farbdreieck) the two characteristics specific for the colour of the illumination are deduced: Wavelength λ> _F of equivalent colour and colour saturationS (%). Table 1 quantitatively shows the increasing yellow colour of the sun and the decreasing saturation of the blue sky radiation when the solar height is decreased. Furthermore the influence of multiple Rayleigh scattering (Table 4) and of ozone absorption at lower solar heights (Table 5) has been investigated.

The considerably different colour of illumination upon an inclined surface is shown by the example of a vertical wall towards the west. Table 3 demonstrates the daily variation of colour when before noon the wall in the shadow is blue, while after noon in sunshine it looks yellow.

Likewise on the assumption of Rayleigh scattering and of a mean illumination (solar height=30^o) the change of colour, due to extinction and scattered light, of distant objects has been determined. A black body looks blue, the saturation of the colour decreasing with increasing distance of the object. A white body showing a yellow colour of increasing saturation with distance, at first, approaches to white again when removed to more than 40 km distance. Special attention has been given to the ability of the human eye to perceive a white object of slight tint as absolutely colourless.

Résumé

Pour obtenir l'illumination d'une surface horizontale par le ciel, le soleil et par les deux ensemble (illumination globale) on détermine la distribution spectrale d'intensité en cas de diffusion selon Rayleigh. De ceci, on calcule, au moyen du triangle de couleur les deux grandeurs caractéristiques pour la couleur de l'illumination: la longueur d'onde λ> _F équivalente à la couleur et la saturationS de la couleur (en %). Tableau 1 montre quantitativement l'augmentation du coloris jaune du soleil avec la diminution de la hauteur du soleil et la diminution de la saturation bleue de la radiation céleste. En plus sont considérées les influences de la diffusion multiple selon Rayleigh (tableau 4) et l'absorption par l'ozone en cas du soleil bas (tableau 5).

La couleur toute différente de l'illumination d'une surface inclinée est examinée en considérant un mur vertical orienté vers l'ouest. Tableau 3 montre la variation diurne du coloris qui est bleu le matin à l'ombre et dans les tons jaunes l'après-midi au soleil.

De même, en supposant une diffusion selon Rayleigh et une illumination moyenne (hauteur du soleil 30^o), le changement de couleur de points de repère distants par suite de l'extinction et de la diffusion par l'air est examinée. Un repère noir est de couleur bleue qui diminue de saturation avec l'augmentation de la distance, tandis qu'un repère blanc devient d'abord, avec distance grandissante, plus saturé jaune, puis à une distance au-delà de 40 km se rapproche de nouveau du blanc. L'adaptabilité de l'oeil est à prendre spécialement en considération qui mène à l'effet qu'un blanc légèrement teinté soit encore aperçu «sans couleur».