Warum sind Sonnenlichtflecken auf dem Waldboden immer rund?

Frau Helga Wahlers fragt, warum man auf dem Waldboden im Sommer runde Sonnenlichtflecken sieht und nicht das Muster der Löcher im Laubdeck. Diese Frage beantworten Melanie Lammers und Dr. Martin Silies von der AG Ultraschelle Nano-Optik der Universität Oldenburg:

Die Form der Lichtflecken ist erstmal nicht abhängig von der Form der Löcher, sondern von der Lichtquelle! Tatsächlich sind diese Lichtflecken, oft auch als Sonnentaler bezeichnet, keine Schattenmuster des Blätterdachs, sondern direkte Abbildungen der Sonne. Die Entstehung dieser Sonnen-Bilder beruht auf dem Prinzip einer Lochkamera.

Eine Lochkamera besitzt im Gegensatz zu einer normalen Kamera keine Linse, sondern nur eine sehr kleine, lichtdurchlässige Öffnung, durch die Lichtstrahlen von dem fotografierten Motiv zur Fotofilmebene gelangen. Im Falle der Sonnentaler ist die Sonne das Motiv, die Löcher im Blätterdach die lichtdurchlässige Öffnung und der Waldboden die Filmebene. Die Sonne sendet dabei von jedem Punkt in alle Richtungen Lichtstrahlen aus, die sich geradlinig ausbreiten. Ein paar dieser Lichtstrahlen treffen nun auf das Laubdach der Bäume. Angenommen eine Öffnung im Laubdach wäre gerade groß genug, dass sie genau ein Lichtstrahl passieren könnte, träfe dieser Lichtstrahl genau auf eine Stelle auf dem Boden. Ein Lichtstrahl der von einer anderen Sonnenstelle ausgeht, würde den Boden durch dieselbe Öffnung an einer anderen Stelle treffen. Die Summe aller durch die Öffnung im Laubdach einfallender Strahlen würde somit ein scharfes Abbild der Sonne auf dem Boden erzeugen. Jede Öffnung im Laubdach stellt somit eine Lochkamera da. In Wirklichkeit sind Öffnungen im Blätterdach natürlich etwas größer, so dass viel mehr Lichtstrahlen eine Öffnung passieren, wodurch das Bild unschärfer und unregelmäßiger wird.

Ob die Sonnentaler kreisrund oder oval erscheinen, ist abhängig davon, ob der Boden senkrecht zur Lichtrichtung steht oder nicht. Insbesondere wenn die Sonne tief steht, wird die Sonne in Form einer Ellipse abbgebildet und nicht als Kreis.

Natürlich gibt es im Blätterdach viele Löcher. Liegen diese Löcher eng nebeneinander oder übereinander überlagern sich die Sonnentaler. Schließlich, wenn Wolken an der Sonne vorbeiziehen und diese teilweise verdecken, ändert sich auch die Form der Sonnentaler. Auf diese Weise können sehr komplexe Bilder entstehen.