Atmosphärische Optik

Die Atmosphärische Optik als Teilbereich der Optik beschäftigt sich, fächerübergreifend mit der Meteorologie, mit optischen Phänomenen in der Erdatmosphäre, hervorgerufen z.B. durch Beugung, Brechung, Reflexion oder Streuung des Sonnenlichts (auch Mondlichts) an Wasser-, Eis- oder Staubteilchen in der Luft oder an Luftschichten unterschiedlicher Temperaturen. Bekannte Erscheinungen sind u.a. Regenbögen, das Morgen- bzw. Abendrot, Luftspiegelungen (Fata Morganen) oder auch das Polarlicht. Darüber hinaus gibt es noch viele weitere Erscheinungen. Eine gute Übersicht, auch mit vielen Bildbeispielen, liefert der Arbeitskreis Meteore auf seiner Webseite.

Die atmosphärischen Erscheinungen werden als Meteore bezeichnet, wobei es unterschiedliche Arten gibt.

  • Elektrometeore - im Zusammenhang mit elektrischen Ladungen (z.B. Gewitterblitze, Wetterleuchten, Elmsfeuer, Kobolde, Elfen, Blue Jets, Polarlichter)
  • Photometeore - im Zusammenhang mit Beugung, Brechung, Reflexion oder Interferenz des Sonnen- oder Mondlichts (z.B. Regenbögen, Nebensonnen, Halos, Fata Morganen, Abendrot-/ Morgenrot u.a.)
    Iridium-Flares gehören nicht in diese Gruppe. Zwar handelt es sich beim Aufblitzen der Satelliten um Reflexionen des Sonnenlichts an den Antennen des Satelliten, jedoch findet diese Erscheinung nicht in der Erdatmosphäre statt, hat also auch nichts mit Meteorologie zu tun.
  • Hydrometeore - im Zusammenhang mit Wasser- oder Eisteilchen in der Luft (z.B. Hagel, Regentropfen oder Schneeflocken)
  • Lithometeore - im Zusammenhang mit allen Schwebeteilchen in der Luft, die nicht aus Wasser bestehen (z.B. Staub, Sandsturm, Asche, Rauch)

Bildaufnahme und Bildbearbeitung

Fotografie

Zur Dokumentation von vielen Erscheinungen der Atmosphärischen Optik reichen in aller Regel schon gut ausgestattete Kompaktkameras aus. Wichtig ist, dass man bestimmte Einstellungen manuell vornehmen kann. Dazu zählen die Empfindlichkeit (ISO), der Weißabgleich (WB - White Ballance), die Blende (A, Av); die Verschlusszeit (S, T, Tv) bzw. Blende und Verschlusszeit (M). Auch der Autofokus (AF) und der interne Blitz sollten abschaltbar sein.

Videografie

Ein Stativ ist in vielen videografischen Bereichen ein "Muss". Anderes Zubehör, wie zum Beispiel Polarisationsfilter (oben) oder Grauverlaufsfilter (rechts) können darüber hinaus das Bildergebnis verbessern. Während ein Polfilter die Farben etwas sättigt und Spiegelungen und Reflexe auf bestimmten Flächen verringern kann, schwächt der Grauverlauffilter zu helle Bildbereiche (etwa den Himmel) ab, um eine ausgewogenere Belichtung zu erhalten (auch bei der Videografie mit der DSLR).

Erscheinungen der Atmosphärischen Optik können sehr kurze Zeit dauern (z.B. Blitze) oder auch über einen längeren Zeitraum beobachtet werden (Morgen-/ Abendrot, Sonnenauf- oder untergänge z.B.). Länger andauernden Ereignissen kann man sehr gut im Zeitraffer aufnehmen. Dazu eignet sich eigentlich fast jede Fotokamera. Man stellt dazu die Kamera auf einem Stativ montiert auf und löst in einem bestimmten Intervall (etwa alle 5 Sekunden) eine Aufnahme aus. Eine gute DSLR z.B. hat eine Intervallfunktion schon eingebaut. Besitzt die Kamera diese Funktion nicht, so kann man evtl. einen programmierbaren Kabelfernauslöser anschließen, der die Kamera steuert. Die Aufnahmen reiht man dann z.B. in einem Videoschnittprogramm aneinander und kann sie sich als (Zeitraffer-)Film ansehen.

Einige Camcorder (auch Actioncams) haben ebenfalls eine Zeitrafferfunktion. Auch diese Kameras gehören während der Aufnahme auf ein Stativ. Anders als bei Fotokameras speichern Camcorder nicht in Einzelbildern ab, sondern in Filmclips. Welche Kamera man benutzt, hängt u.a. auch davon ab, wie man den fertigen Film ausspielen möchte (Stichworte: HD, FHD oder 4K) oder ob man von einzelnen Bildern Vergrößerungen anfertigen möchte.

Bildbearbeitung

Abgesehen davon, dass einige Effekte mit der Bildbearbeitung nicht zu erreichen sind (z.B. Reflexe/ Spiegelungen mit Polfilter verringern), können die Aufnahmen auch mit einem geeigneten Programm verbessert werden. Neben der Tonwertkorrektur sind die Bearbeitung der Gradationskurve, Helligkeits- und Kontrasteinstellungen und die Unscharfmaske gängige Bearbeitungsoptionen.
Videoschnittprogramme bieten auch einige Bearbeitungsoptionen, die jedoch nicht so umfangreich ausfallen, wie im Bildbearbeitungsprogramm. Hier kann man sich damit behelfen, die Videosequenz in Einzelbilder zu zerlegen. Anschließend werden alle Bilder per Stapelverarbeitung optimiert und im Schnittprogramm wieder eingefügt.

Wolkenstruktur, Aufnahme ohne und mit Polfilter

Nebensonne, Rohbild und Bildbearbeitung

Aufnahme ohne und mit Grauverlauffilter

Regenbogen, Rohbild und Bildbearbeitung