Rayleigh-Streuung erklärt Himmelsblau und blaue Augenfarbe: Genetischer Ursprung durch gemeinsamen Vorfahren

Das Phänomen des blauen Himmels basiert auf dem physikalischen Prinzip der Rayleigh-Streuung, benannt nach John William Strutt, 3. Baron Rayleigh, der es im 19. Jahrhundert entdeckte. Diese Streuung beschreibt die elastische Streuung elektromagnetischer Wellen an atmosphärischen Molekülen wie Stickstoff und Sauerstoff, deren Durchmesser deutlich kleiner als die Wellenlänge des Lichts ist. Wie wissenschaftliche Erläuterungen, unter anderem in der Sendung 'Serendipias' auf Cadena SER mit Andrea Danta im Dezember 2025, darlegen, wird kurzwelligeres Licht wie Blau intensiver gestreut als langwelliges Licht wie Rot, da der Streuquerschnitt proportional zur vierten Potenz der Frequenz ansteigt. Ignacio Crespo bestätigte, dass Blau flächendeckend in der Atmosphäre wahrgenommen wird, im Gegensatz zu anderen Farben, die eine direkte Betrachtung der Sonne erfordern würden.

Dasselbe Prinzip der Rayleigh-Streuung ist nicht nur für die Färbung des Himmels verantwortlich, sondern auch für die blaue Erscheinung des Meeres und die Farbe menschlicher Augen. Dies widerlegt den Irrglauben, blaue Augen seien lediglich das Ergebnis einer Reflexion. Blaue Augen enthalten in der oberen Schicht der Iris, dem Stroma, kein blaues Pigment Melanin, was diese Schicht durchscheinend macht. Trifft Licht auf das Stroma, wird es gestreut, wobei die Rayleigh-Streuung bewirkt, dass blaues Licht nach außen reflektiert wird und so den visuellen Effekt der blauen Färbung erzeugt. Die Intensität der Streuung ist umgekehrt proportional zur Wellenlänge; kurzwellige Strahlung wird demnach um den Faktor 16 stärker gestreut als langwellige.

Die genetische Forschung liefert tiefgreifende Einblicke in die Augenfarbe. Wissenschaftliche Verifizierungen belegen, dass ursprünglich alle Menschen braune Augen besaßen, da Melanin der vorherrschende Pigmenttyp ist. Die Entstehung der blauen Augenfarbe wird auf eine einzelne, spezifische genetische Mutation im OCA2-Gen zurückgeführt, welches die Melaninproduktion reguliert. Professor Hans Eiberg von der Universität Kopenhagen, dessen Forschungsergebnisse 2025 erneut bestätigt wurden, konnte alle heute lebenden Blauäugigen auf einen einzigen gemeinsamen Vorfahren zurückführen, der vor etwa 6.000 bis 10.000 Jahren nördlich des Schwarzen Meeres lebte.

Diese ursächliche Mutation, die präzise im benachbarten HERC2-Gen lokalisiert ist, fungierte als ein molekularer Schalter, der die Melaninproduktion in der Iris gezielt einschränkte, ohne eine vollständige Albinismus-Erkrankung auszulösen. Die Forscher identifizierten spezifische Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) wie rs12913832, die perfekt mit der blauen und braunen Augenfarbe korrelieren und die Aktivität des OCA2-Promotors signifikant reduzieren. Diese genetische Veränderung hat sich über die Jahrtausende hinweg erfolgreich in den menschlichen Genpool integriert und manifestiert sich heute bei schätzungsweise 8 bis 10 Prozent der Weltbevölkerung, wobei die Prävalenz in einigen europäischen Regionen deutlich höher liegt. Die Untersuchung des Erbguts von 100 Familien mit blauen Augen durch Eibergs Team lieferte die Grundlage für diese Schlussfolgerungen.

Die Rayleigh-Streuung ist auch für die Rotfärbung der Sonne bei Sonnenauf- und -untergang verantwortlich, da der längere Weg des Lichts durch die Atmosphäre dazu führt, dass der blaue Anteil so stark gestreut wird, dass primär das rote Licht den Beobachter erreicht. Diese physikalische Konstante, die das Himmelsblau erklärt, steht somit in direkter Verbindung mit der biologischen Seltenheit der blauen Augenfarbe, die durch einen evolutionären Zufall vor Jahrtausenden ihren Ursprung fand. Die fundamentale Bedeutung dieser Streuung zeigt sich auch darin, dass sie bei der Vermessung von Meereswellen durch Satelliten berücksichtigt werden muss.