Warum flimmert heiße Luft?

Wer an heißen Sommertagen auf sein brutzelndes Grillgut schaut, kann beobachten, dass über dem heißen Rost die Luft flimmert. Auch auf Straßen lässt sich dieses Phänomen bei besonders hohen Temperaturen beobachten. Manchmal verschwimmen sogar Teile der Umgebung oder Straßenabschnitte werden komplett unsichtbar.  

Optische Erscheinung durch unterschiedlich abgelenktes Licht

Die Ursache für das als Flimmern wahrgenommene Phänomen liegt in der unterschiedlichen Dichte von warmer und kalter Luft. Warme Luft hat eine geringere Dichte als kalte Luft. Die geringere Dichte der warmen Luft bewirkt nicht nur, dass sie aufsteigt, sondern auch, dass sich das Licht in ihr leichter ausbreiten kann als in kälterer Luft. Man kann sich daher Luft verschiedener Temperaturen als unterschiedliche Medien vorstellen. 

Wenn Licht von einem Medium in ein anderes übergeht und sich dabei seine Ausbreitungsgeschwindigkeit ändert, wird es gebrochen. Wo wärmere Luft auf kältere trifft, wird demnach an der Grenzschicht das Licht unterschiedlich abgelenkt.  

Wenn sich zum Beispiel im Sommer der Asphalt sehr stark erhitzt, ist auch die Luft direkt über dem Asphalt besonders heiß. Die dünne, warme Luft steigt auf und trifft auf die kältere, dichtere Luft über der Straße. Dabei vermischen und verwirbeln sie sich teilweise, denn die kühlere und die wärmere Luft beeinflussen sich gegenseitig. Die eine kühlt ab und sinkt, die vorher kühlere Luft wird durch die warme Luft erwärmt und steigt auf.  

Durch diese Verwirbelung entstehen nicht nur eine, sondern mehrere Grenzflächen innerhalb der unterschiedlich warmen Luft. Durch die vielfältige Brechung an diesen ändert das Licht immer wieder seine Richtung. Und genau das wird als Flimmern wahrgenommen. 

Eine ähnliche optische Täuschung kennt jeder vom Blick ins Wasser. Schaut man in ein Wasserglas, in dem sich ein gerader Strohhalm befindet, erscheint dieser geknickt. Das Licht wird in den beiden Medien Wasser und Luft ungleich gebrochen. Rührt man nun in dem Glas und vermischt dabei Wasser und Luft, verschwimmt der Strohhalm vor den Augen. 

Fata Morgana und Geisterschiffe 

Manchmal kann es auch passieren, dass das Licht durch die unterschiedlich warmen Luftschichten wie ein Spiegel abgelenkt wird. Dann entsteht eine sogenannte Fata Morgana - in Deutschland zum Beispiel auf heißen Fahrbahnen. Man nennt dieses Phänomen auch „schwimmenden Asphalt“. Dann sieht es so aus, als ob auf der Straße eine Pfütze entstanden ist, in der sich die Umgebung spiegelt. Bei sehr heißen Luftschichten ist es sogar möglich, dass weit entfernte Objekte näher erscheinen, als sie in Wirklichkeit sind. 

Diese Spiegelungen lassen sich übrigens auch umgekehrt beobachten – zum Beispiel auf dem Meer. Hier befindet sich die kalte Luftschicht unten und die wärmere oben. Dadurch werden die Umgebung und Objekte nicht auf den Boden, sondern nach oben gespiegelt. So kann es dann so aussehen, als ob Schiffe geisterhaft durch die Luft schweben oder Gebirge scheinbar magisch mitten im Meer auftauchen und wieder verschwinden. 

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