Mie-Streuung

Engl. Mie scattering; nach Gustav Mie (1868-1957) benannte Streuung von elektromagnetischer Strahlung an kugelförmigen Teilchen, deren Radius von gleicher Größenordnung wie die Wellenlänge der auftreffenden Strahlung ist. In der Atmosphäre bedeutet dies in erster Linie die Streuung von Lichtstrahlen an den Aerosolpartikeln (Wasserdampf, Rauch, Staub usw.). Die Streuung erfolgt mit zunehmender Teilchengröße immer mehr nur nach vorne. Aufgrund der starken Vorwärtsstreuung erscheint der dunstige Himmel in der Richtung der Sonne wesentlich heller als in der entgegengesetzten Richtung.

Nach der Mie-Theorie ist der Streukoeffizient umgekehrt proportional zu λ^a, wobei der Exponent a bei durchschnittlichen Verhältnissen in der Atmosphäre den Wert 1,3 annimmt. Im Gegensatz zur Rayleigh-Streuung ergibt sich bei der Mie-Streuung demnach nur eine schwache Wellenlängenabhängigkeit. Als Folge davon verursacht die Mie-Streuung auch keine charakteristische Streufarbe des Himmels, sondern führt zu einem weißlich aufgehellten Himmel. Sie tritt vornehmlich in den unteren Schichten der Atmosphäre auf,wo größere Partikel häufiger vorkommen, und sie dominiert bei bedecktem Himmel.

Die Mie-Streuung beeinflusst den Spektralbereich vom nahen Ultraviolett bis zum mittleren Infrarot und wirkt sich stärker auf die Strahlung mit längeren Wellenlängen aus als die Rayleigh-Streuung.

Mie-Streuung überwiegt an Tagen wenn viele große Partikel in der Luft sind – das können Wassertropfen in Wolken sein, Dunst oder Qualm. Diese Partikel sind größer als die Wellenlängen der Lichtstrahlen mit denen sie kollidieren. Wenn Strahlung auf große Partikel trifft, wird keine Wellenlänge bevorzugt gestreut. Alle Wellenlängen werden gleich stark gestreut und daher bleibt das Licht weiß. Deswegen sind Wolken weiß – sie bestehen ja aus großen Wassertröpfchen. Die Lichtstrahlen werden nicht wie bei der Rayleigh-Streuung in alle Richtungen gleichmäßig gestreut: daher haben Wolken auch ihre relativ scharfe Abgrenzung.

Mie-Streuung Quelle: Lyndon State College