Ein wenig Physik

Herrschen in der Atmosphäre grosse Temperaturunterschiede auf kurzer vertikaler Distanz, so können sich interessante optische Phänomene bilden.

Allgemein bekannt sind zum Beispiel das Flimmern der Luft über heissem Asphalt oder vermeintliche Pfützen, die an heissen Sommertagen in einiger Entfernung auf der Strasse entstehen.

Bei Zweiterem handelt es sich um nichts anderes als um eine untere Luftspiegelung. Das Phänomen ist auch als Fata Morgana bekannt und entsteht, wenn die Temperatur nach oben hin stark abnimmt («kalt auf warm»). Dies führt zu einer Zunahme der Dichte und des sogenannten Brechungsindex der Luft. Dadurch werden die Lichtstrahlen abgelenkt und im Extremfall total reflektiert - eine untere Luftspiegelung entsteht.

Bei markanten winterlichen Inversionslagen wie sie aktuell herrschen, haben wir genau die umgekehrten Verhältnisse: Die bodennahe Kaltluft wird von markant wärmerer Luft überlagert («warm auf kalt»). Diese ermöglicht die Entstehung der oberen Luftspiegelung. Dabei werden die weiter entfernten Berge und Hügelzüge teilweise nach oben gespiegelt, es können auch mehrfache Spiegelungen entstehen.

Idealer Beobachtungsstandort und Ausrüstung

Zugegeben, das Phänomen der oberen Luftspiegelung ist ein wenig unscheinbar und leicht zu übersehen. Es spielt sich in grösserer Entfernung vom Beobachtungsstandort ab. Dementsprechend ist zum Fotografieren ein starkes Zoomobjektiv (z.B. 400 oder 500 mm) unerlässlich. Das Phänomen lässt sich aber auch einfach mit einem handelsüblichen Feldstecher betrachten.

Ideal ist ein Platz knapp über der Nebelgrenze mit freiem Blick auf weiter entfernte Berge oder Hügelzüge, die aus dem Nebelmeer ragen. Wichtig ist dabei ein möglichst flacher Blickwinkel. Erfahrungsgemäss treten Luftspiegelungen ab einer Inversionsstärke von 8 bis 10°C auf. Diese Bedingung ist im Moment erfüllt, die Inversion dürfte sich in den kommenden Tagen sogar noch verstärken.

So richtig eindrücklich werden die Fotos, wenn man sie mit solchen von klaren Tagen ohne Inversionen vergleicht. Hier zwei Beispiele:

Der verformte Mond

Wie wir gesehen haben, treten Luftspiegelungen bei starken Änderungen der Luftdichte auf kurzer vertikaler Distanz auf. In der Atmosphäre nimmt die Luftdichte und damit der Brechungsindex der Luft generell mit zunehmender Höhe ab. Dies hat unter anderem zur Folge, dass die Sonne und der Mond in Horizontnähe auch ohne markante Inversionen elliptisch verformt werden (astronomische Refraktion). Kommen noch markante Inversionen dazu, kann der Mond in Horizontnähe kuriose Formen annehmen: