Farben unter Wasser: Rot verschwindet zuerst

Der Lichtkegel einer Tauchlampe lässt eine rote Koralle aufleuchten, während das übrige Riff blaugrün erscheint. — Illustration, mit Google Gemini erzeugt.

Farben unter Wasser verschwinden in einer festen Reihenfolge: Rot zuerst, Blau zuletzt. Verantwortlich sind Streuung und Absorption, die beide von der Wellenlänge abhängen — Wasser wirkt wie ein Blaufilter, der mit jedem Meter dichter wird. Anders als die Lichtbrechung, die Größe und Abstand verschiebt, nimmt die Absorption Information weg, die sich nicht zurückschätzen lässt.

Wie schnell das geht

Das Lehrbuch für Forschungstaucher von König und Lipp beschreibt den Vorgang physikalisch: Das einfallende Licht wird gestreut und absorbiert, beides wellenlängenabhängig, die Intensität nimmt exponentiell mit der Tiefe ab, und das Spektrum verengt sich dabei. Der Satz, der alles zusammenfasst, steht dort knapp: „Rotes, langwelliges Licht wird am meisten verschluckt, blaues Licht wird am wenigsten verschluckt.“

Die Tabelle dazu gibt für klares Wasser die vertikale Abschwächung auf die Hälfte an, also die Tiefe, in der von einer Wellenlänge noch die Hälfte übrig ist:

Wellenlänge	Farbe	Halbierungstiefe
400 nm	violett	8,66 m
450 nm	blau	17,33 m
500 nm	blau	18,23 m
550 nm	grün	14,7 m
600 nm	gelb	3,53 m
650 nm	orange	2,22 m
700 nm	rot	1,18 m

Der Abstand zwischen der ersten und der letzten Zeile ist der eigentliche Befund: Vom roten Licht ist nach gut einem Meter die Hälfte weg, vom blauen erst nach achtzehn. Weil die Abnahme exponentiell ist, bleibt vom Rot nach zehn Metern praktisch nichts mehr übrig, während das Blau noch klar vorhanden ist.

Dieselbe Quelle nennt die Tiefen, in denen eine Wellenlänge auf ein Sechzehntel der Oberflächenenergie abgefallen ist, und diese Reihe ist die anschaulichere: blau 87 Meter, Gesamtlicht 46 Meter, gelb 31 Meter, rot 9 Meter.

Was der Taucher davon sieht

Die praktische Folge steht im Lehrbuch als eigene Angabe: Rote Gegenstände erscheinen ohne Kunstlicht in etwa 15 Metern Wassertiefe schwarzgrau. Nicht blass, nicht bräunlich — grau. Einige Fische nutzen Rot deshalb als Tarnfarbe, was die Sache umdreht: Was an der Oberfläche auffällt, ist in der Tiefe unsichtbar.

Das erklärt auch, warum die Farben zurückkommen, sobald eine Tauchlampe dicht herangeführt wird. Entscheidend ist nicht die Tiefe, sondern die Weglänge, die das Licht im Wasser zurücklegt. Beim Tageslicht sind das die Meter von der Oberfläche bis zum Gegenstand und zurück zum Auge; beim Lampenlicht aus einem halben Meter Abstand nur dieser halbe Meter, zweimal. Deshalb ist die Lampe am Tag kein Luxus, sondern das Werkzeug, mit dem man unter zwanzig Metern überhaupt Farben sieht — und deshalb bringt sie nichts, wenn man damit über eine Wand hinweg in die Ferne leuchtet.

Was dazukommt, bevor es überhaupt losgeht

Zwei Verluste treten auf, ehe das Licht im Wasser ist oder von Farbe die Rede sein kann. Zum einen die Reflexion an der Oberfläche: Das Lehrbuch gibt die Reflexionsverluste in unseren Breiten mit 3 bis 40 Prozent an, abhängig vom Einfallswinkel — also von Tageszeit und Jahreszeit — und von der Oberflächenbeschaffenheit, ob glatt, wellig oder schaumig. Zum anderen das, was im Wasser schwebt: Schwebeteilchen wie Plankton und gelöste Gelbstoffe verkürzen die Reichweiten weiter, und ihre Menge hängt von Jahreszeit und Gewässer ab. Im See ist das derselbe Zusammenhang, der über die Sichttiefe und über die Klarwasserphase entscheidet.

Auch die Eigenfarbe des Wassers gehört hierher. Nach derselben Darstellung erscheint reines Wasser in größeren Tiefen blau, chlorophyllreiches Wasser grün — der Unterschied zwischen dem Blau eines tropischen Freiwassers und dem Grün eines nährstoffreichen Sees ist also keine Frage der Beleuchtung, sondern des Inhalts.

Dunkel wird es schneller als das Auge

Weil mit der Farbe auch die Helligkeit verschwindet, gehört die Anpassung des Auges zum selben Thema. Das Lehrbuch nennt dafür zwei Zeiten: Das Auge braucht etwa 10 Minuten, um sich an große Helligkeitsschwankungen anzupassen, und etwa 30 Minuten für die vollständige Anpassung. Bei größerer Dunkelheit schaltet es auf Hell-Dunkel-Sehen um — Farben sind dann ohnehin kein Thema mehr. Als Maßnahme empfiehlt dieselbe Quelle, 30 Minuten vor dem Tauchen eine rote Scheibe vor den Augen zu tragen.

Als Tauchlehrer sehe ich darin den unterschätzten Teil der Vorbereitung eines Nachttauchgangs: Wer bis zum Einstieg im hellen Licht des Basisraums steht, taucht mit einem Auge ein, das die nächste halbe Stunde erst noch braucht. Und tagsüber gilt die kleine Schwester derselben Regel — die ersten Minuten in zwanzig Metern erscheinen immer farbloser als die letzten.

Ab welcher Tiefe ist Rot nicht mehr zu sehen?

Das Lehrbuch für Forschungstaucher nennt etwa 15 Meter: Dort erscheinen rote Gegenstände ohne Kunstlicht schwarzgrau. Der Grund steht in derselben Darstellung — vom roten Licht bei 700 Nanometern ist nach 1,18 Metern bereits die Hälfte absorbiert, und auf ein Sechzehntel der Oberflächenenergie fällt es nach neun Metern. Blaues Licht erreicht diesen Punkt erst bei 87 Metern. Wichtig ist dabei die Weglänge, nicht die Tiefe allein: Eine Lampe aus einem halben Meter Abstand bringt das Rot zurück.

Warum ist Wasser blau und ein See grün?

Weil beides eine Eigenfarbe des Inhalts ist. Nach der Darstellung von König und Lipp erscheint reines Wasser in größeren Tiefen blau, chlorophyllreiches Wasser dagegen grün — Blau ist das, was von einem Gewässer übrig bleibt, wenn alle längeren Wellenlängen absorbiert sind, Grün kommt durch die Algen hinzu. Schwebeteilchen wie Plankton und gelöste Gelbstoffe verkürzen zusätzlich die Reichweite des Lichts, und ihre Menge wechselt mit Jahreszeit und Gewässer.

Wie lange braucht das Auge, bis es sich an die Dunkelheit angepasst hat?

Nach derselben Quelle etwa 10 Minuten für die Anpassung an große Helligkeitsschwankungen und etwa 30 Minuten für die vollständige Anpassung. Bei größerer Dunkelheit schaltet das Auge auf Hell-Dunkel-Sehen um. Als Maßnahme wird empfohlen, 30 Minuten vor dem Tauchen eine rote Scheibe vor den Augen zu tragen — eine Vorbereitung, die vor allem für Nachttauchgänge etwas bringt.

Quellen

König/Lipp, Lehrbuch für Forschungstaucher, Kapitel 1: Physikalische Grundlagen, Abschnitte 1.6.2 und 1.6.3 (PDF) — wellenlängenabhängige Streuung und Absorption, exponentielle Abnahme der Intensität und Verengung des Spektrums, Tabelle der vertikalen Abschwächung auf die Hälfte für 400 bis 700 Nanometer, Tiefen für den Abfall auf ein Sechzehntel (blau 87 m, Gesamtlicht 46 m, gelb 31 m, rot 9 m), Satz zur stärksten Absorption des roten Lichts, schwarzgraue Erscheinung roter Gegenstände in etwa 15 m ohne Kunstlicht und Rot als Tarnfarbe einiger Fische, Reflexionsverluste von 3 bis 40 Prozent und die Einflüsse von Einfallswinkel und Oberflächenbeschaffenheit, Schwebeteilchen und Gelbstoffe, blaue Eigenfarbe reinen und grüne Eigenfarbe chlorophyllreichen Wassers, Dunkelheitsgewöhnung in etwa 10 und 30 Minuten samt Empfehlung der roten Scheibe und Umschaltung auf Hell-Dunkel-Sehen.

Zur Quellenlage: Die Zahlenreihe der Halbierungstiefen steht in der Tabelle I/3 des Lehrbuchs und ist dort O. F. Ehm (1984) zugeschrieben; diese Originalarbeit liegt nicht zugrunde. Die Tabelle führt 450 und 500 Nanometer beide als „blau“. Ein Verbandsstandard von CMAS, SSI, PADI oder TDI zur Farbabsorption liegt nicht zugrunde — die Verbände geben in der Ausbildung die Reihenfolge des Farbverlusts wieder, ohne eigene Messwerte zu nennen.