Sonnencreme

Ultraviolettstrahlung

An das energiereiche Ende des sichtbaren Lichts grenzt die Ultraviolettstrahlung. Sie ist dafür verantwortlich, dass wir in der Sonne braun werden oder T-Shirts im Discolicht leuchten.

Wie sichtbares Licht entsteht auch ultraviolette Strahlung, wenn in Atomen die äußersten Elektronen ihre Bahn um den Kern ändern und dabei Energie verlieren. Ultraviolett umfasst dabei Wellenlängen zwischen 400 Milliardstel und einigen Milliardstel Metern.

Der deutsche Physiker Johann Ritter vermutete im Jahre 1800, kurz nach der Entdeckung der Infrarotstrahlung, dass das Spektrum auch jenseits des violetten Lichts fortgesetzt werden könne. Ein Jahr später fand er heraus, dass es unsichtbare Strahlen gibt, die Photoplatten stärker schwärzen als sichtbares Licht. Die ultraviolette (UV) Strahlung war entdeckt.

Warum leuchten weiße T-Shirts in der Disco?

Schwarzlicht und Laserlicht in einer Dsiko
Schwarzlicht in der Disko

Es gibt Materialien, die anfangen, selbst zu leuchten, wenn sie von UV-Licht beschienen werden. Geldscheine offenbaren versteckte, bunte Muster, Zähne scheinen meist gelb-grün und weiße T-Shirts leuchten in hellem Violett. Die Stoffe nehmen die UV-Strahlung auf und geben die Energie in kleineren Portionen wieder ab, nämlich als sichtbares Licht. Diesen Vorgang nennt man Fluoreszenz.

Die Fluoreszenz-Farbe eines Gegenstands hängt von seiner Beschaffenheit ab und ist typisch für die Zusammensetzung des Materials. Eine antike Marmorskulptur leuchtet im UV-Licht eher gelb-grün, eine frisch gehauene dagegen violett. Mit ultravioletter Strahlung lassen sich deshalb Kunstfälscher überführen.

Viele Waschmittel enthalten extra Weißmacher, die weiße Hemden im UV-Licht der Sonne besonders hell strahlen lassen.

Was macht UV-Strahlung mit der Haut?

Sonnencreme wird auf die Haut aufgetragen.
Sonnencreme schützt vor UV-Strahlung.

UV-Licht ist nicht gleich UV-Licht. Um die Wirkung auf die Haut zu unterschieden, teilt man es in zwei Gruppen ein. Direkt an das sichtbare Licht schließt sich die UV-A-Strahlung an. Wenn dieses Licht auf die Haut scheint, bilden sich schwarz-braune Farbkörper aus Melanin, die die Haut vor noch tieferem Eindringen von Strahlung schützen. Gefährlicher als UV-A ist das energiereichere UV-B. Es sorgt für Hautschäden und den Sonnenbrand. Es ist gerade die UV-B-Strahlung, die von Sonnencremes herausgefiltert wird.

Natürlicher UV-Filter: Die Ozonschicht

Ozonverteilung in der Atmosphäre über der Südhalbkugel, die Region über dem Südpol erscheint violett, da hier wesentlich weniger Ozon vorhanden ist als über den umgebenden Regionen, die grün bis blau eingefärbt sind.
Das Ozonloch über dem Südpol

UV-Strahlen haben eine höhere Energie als sichtbares Licht. Sie sind daher in der Lage, Elektronen aus Atomen zu schlagen. So können sie organisches Gewebe beschädigen. Bei Menschen gelangen die Strahlen zwar nicht viel tiefer als in die Haut, aber auch dort können sie beträchtlichen Schaden anrichten, vom Sonnenbrand bis zu Hautkrebs. Glücklicherweise schützt uns eine Schicht in der Atmosphäre vor besonders energiereicher UV-Strahlung: die Ozonschicht in 10 bis 50 Kilometern Höhe. Die Ozonmoleküle (O3) fangen die UV-Strahlung ab und werden dabei in Sauerstoffgas (O2) und einzelne Sauerstoff-Atome (O+) zerlegt.

Ohne die Ozonschicht wäre Leben, wie wir es kennen, auf der Erde unmöglich. In den letzten Jahrzehnten wurde sie aber von FCKW-Gasen, zum Beispiel aus Sprühdosen, in bedrohlichem Maße zersetzt, besonders über Nord- und Südpol. Durch das Montreal-Protokoll, das seit 1987 den Gebrauch von FCKW einschränkt, erholt sich die Ozonschicht nun wieder.