Vergleichst du die Sicht an Land mit der unter Wasser wirst du schnell feststellen, dass sich hier einiges anders verhält. Dinge erscheinen dir größer und näher, Farben sind schon in geringen Tiefen stark verändert und die Sichtweite ist oft eingeschränkt.
Woran das liegt erkläre ich in diesem Artikel.
Fotograf: Alex Rausch
Inhalte dieses Artikels:
- Physik – Brechung, Reflexion und Absorption
- Farben im Wasser
- Schwebteilchen
- und wann ist eigentlich der beste Moment für die Unterwasserfotografie?
Brechung, Reflexion und Absorption
Wasser hat eine Dichte, die etwa 840mal höher ist, als die der Luft. Das hat nicht nur Auswirkungen auf unseren Auftrieb, sondern auch auf andere Größen wie den Schall oder das Licht.
Die höhere Dichte wirkt sich in mehreren Punkten auf die Ausbreitung des Lichts aus.
Trifft Licht auf die Wasseroberfläche, bewirkt der Unterschied zwischen den beiden sogenannten Medien Luft und Wasser, dass es gebrochen und reflektiert wird. Bei der Reflexion werden Teile des Lichts von der Oberfläche zurückgeworfen und schaffen es erst gar nicht unter Wasser.
Übrigens ist dieses Licht für die höhere Sonnenbrandgefahr an Bord eines Schiffes verantwortlich. Hier trifft uns bei Sonnenschein nicht nur das direkte, sondern eben auch das reflektierte Licht.
Brechung und Reflexion an der Wasseroberfläche
Die Anteile, die es unter die Oberfläche schaffen, unterliegen der höheren Dichte des Wassers und werden stark gebremst. Während der ersten fünf Meter, verliert das Licht deutlich an Energie. Das führt zu einer Erwärmung der oberen Wasserschichten.
Bis zu einer Tiefe von etwa 4-5 Metern wirkt sich der Lichtverlust auch noch nicht allzu sehr auf das Sehen unter Wasser aus. Die Farben sind zwar etwas reduziert, können jedoch von unserem Gehirn problemlos rekonstruiert werden. Auch die Kamera ist hier in der Lage diese “FarbfehlerHierfür nutzt die Kamera, den sogenannten Weißabgleich, mit dem errechnet wird, wie die Farben tatsächlich aussehen sollten. Du kannst den Weißabgleich auch manuell anpassen. ” ziemlich zuverlässig auszugleichen.
Gleichzeitig tritt beim Übergang des Lichts aus der Luft ins Wasser (oder andersherum) eine Brechung auf. Dabei werden die Lichtstrahlen abgelenkt und somit in ihrer Richtung verändert.
Dieser Effekt ist auch unter Wasser zu beobachten, wenn wir Gegenstände oder Tiere betrachten.
Scheinbare Vergrößerung durch die Brechung des Lichts
Hier wird das von einem Objekt zurückgeworfene Licht am Übergang vom Wasser zur Luft an unserer Tauchermaske gebrochen. (Auch das Maskenglas und die Linse brechen das Licht nochmals, was aber hier zum besseren Verständnis vernachlässigt wird.) Dadurch trifft das Licht nun in einem veränderten Winkel auf unsere Netzhaut.
Unser Gehirn berücksichtigt diese Brechung bei der Verarbeitung der optischen Reize jedoch nicht und geht davon aus, dass das Licht (wie an Land) ungebrochen auf unser Auge gefallen ist (Grün in der Grafik). Daher erscheint uns das Objekt entsprechend um etwa ein Drittel größer, als es in Wirklichkeit ist.
Mit ein wenig Übung und Erfahrung lässt sich dieser Effekt bewusst ausgleichen um Entfernungen und Größen unter Wasser korrekt schätzen zu können.
Farben unter Wasser
Wie schon beschrieben, nimmt die Energie des Lichts mit zunehmender Tiefe weiter ab.
Interessanterweise wird jedoch nicht einfach das Licht als Einheit schwächer. Vielmehr gehen durch die selektive Farbauslöschung nach und nach einzelne Farben verloren.
Die Farbreduktion ist abhängig von der Wellenlänge. Je länger die Wellen sind, desto weniger Energie enthalten sie, weshalb die jeweilige Farbe früher verloren geht.
Das heißt, wie es auch im Schaubild zu sehen ist, dass die Farben in der Reihenfolge des Regenbogens von Rot nach Blau verschwinden. Schon auf 5 Metern Tiefe sind nur noch etwa 5% des Rotanteils von der Oberfläche vorhanden, wodurch rötliche Gegenstände scheinbar ihre Farbe verlieren und braun, fast grau wirken. Dieser Effekt vollzieht sich mit zunehmender Tiefe mit jeder weiteren Farbe, was dazu führt, dass je nach Gewässertyp entweder ein blauer, oder grüner Farbeindruck zurückbleibt.
Gleichzeitig wird der Helligkeitseindruck mit jeder weiteren verschwindenden Farbe geringer. Irgendwann ist kein Licht mehr vorhanden, und du bist von der Dunkelheit umfangen.
Der Lichtverlust wird sehr stark durch den jeweiligen Untergrund des Gewässers beeinflusst. Schwarze oder braune Sedimente wie Schlick oder Felsen in den heimischen Seen absorbieren mehr Licht als heller sandiger Boden, wie er auf den Malediven vorkommt. Auch die Topografie nimmt Einfluss auf die Lichterhaltung. Steilwände bieten weniger Angriffsfläche um senkrecht einfallendes Licht zu reflektieren, als flache Seegraswiesen.
Das erklärt auch, warum es im Bodensee ab 30 Metern stockdunkel ist, während du im Roten Meer auch auf 40 Metern noch problemlos ohne Lampe tauchen kannst.
Wenn du die Farbverluste selbst ausprobieren willst, kannst du hier eine Farbtafel zum Einlaminieren herunterladen.
Doch zurück zum Farbensehen.
Ziel in der Unterwasserfotografie ist meist, die Farben der Unterwasserwelt in ihrer vollen Pracht zu erhalten. Deshalb ist es schon ab einer Tiefe von über 5 Metern ratsam auf Blitze oder Lampen zurückzugreifen, die diese fehlenden Farben ausgleichen können. Ein Farbfilter Aus diesem Grund werden vor allem beim Filmen Rotfilter eingesetzt. Hier ist auch mit Lampen, nicht so viel Licht verfügbar, wie mit guten Blitzen. Daher bist du bei Videos auf zusätzliche Hilfsmittel angewiesen.kann helfen, ist jedoch meist keine ernst zu nehmende Alternative.
Mit und ohne Blitz
Ohne Filter oder LampenOb du besser einen Blitz oder eine Lampe einsetzen solltest, ist abhängig von deiner Arbeitsweise. Fotografierst du ausschließlich, sorgen Blitze für eine deutlich bessere Bildqualität. Beim Filmen hingegen, kommst du um Lampen nicht herum. Mehr Argumente und Hinweise findest du im Artikel Blitz oder Lampe werden deine Bilder schon bald einen deutlichen Farbstich vorweisen. Die Fotos wirken flau, weisen kaum Kontraste auf und die Farben scheinen Ton in Ton.
Unterwasserbeleuchtung
Dabei ist es als Unterwasserfotograf wichtig zu wissen, dass für die Ausbreitung des Lichts unerheblich ist, ob es sich um Tageslicht handelt, das von der Wasseroberfläche kommt, oder um Lampenlicht aus den Leuchten an deiner Kamera. Denn um genau zu sein ist für den Farbverlust eigentlich nicht die Tauchtiefe, sondern die Wassersäule zwischen dir und dem jeweiligen Objekt verantwortlich.
Das bedeutet, selbst wenn du nur einen Meter unter der Wasseroberfläche fotografierst, wirst du das Rot einer Koralle in 10 Metern Entfernung nicht mehr als rot wahrnehmen können. Hier ist der Abstand und damit auch die Wassersäule zwischen dem Objekt und der Kamera einfach zu groß. Die Farben gehen zwangsweise verloren.
Ähnlich verhält es sich, wenn du eine Lampe verwendest. Nur muss hier das Licht erst den Weg von der Lampe bis zum Objekt und wieder zu dir zurücklegen. Das bedeutet: Bei einem Abstand von über zwei Metern wirst du schon bald erste Farbverluste im Bild feststellen können.
Wenn also ein Videolampenhersteller eine Sichtweite mit allen Farben von über 3 Metern verspricht, ist das schlichtweg nicht richtig. Eine Liste verschiedener Videolampen findest du hier.
Schwebteilchen (Backscatter) und Gewässertypen
Nach den beiden ersten Teilen dieses Artikels weißt du nun, warum deine Fotos ohne zusätzliches Licht ab einer gewissen Tiefe deutliche Farbstiche aufweisen werden. Aber warum ist der Farbstich im Meer blau und in den heimischen Seen grün? Und wieso ist die Sichtweite in den verschiedenen Gewässern so unterschiedlich?
Hier kommen die sogenannten Schwebteilchen ins Spiel. Schwebeteilchen, im englischen auch Backscatter genannt, kommen in allen Gewässern bis hin zum Swimmingpool vor und setzen sich aus verschiedensten Sedimenten, Zellresten, Algen und Bakterien zusammen.
Die blaue Farbe des Meeres lässt sich leicht aufgrund der lichtschluckenden Eigenschaften des Wassers erklären.
Süßwasser
Heimische Seen hingegen werden häufig durch Algen, Bakterien und aufgewirbelte Sedimente getrübt, die für einen grünen Farbeindruck sorgen. In einigen Seen (z.B. dem Alatsee in Bayern) führen Rostspuren, Bakterien oder Algen sogar zu einer Rotfärbung des Gewässers.
Gleichzeitig reduzieren speziell chlorophyllhaltige Organismen wie Bakterien und Algen (Phytoplankton) durch ihr rasantes Wachstum die Sichtweiten in den Sommermonaten mitunter auf wenige Zentimeter.
In der Ostsee kommt zusätzlich zu den warmen Temperaturen ein verstärkter Nährstoffeintrag durch Düngemittel zum Tragen, der die Algenblüte zusätzlich vorantreibt.
Neben den natürlichen Schwankungen in der Sichtweite tragen in den meisten Fällen schlecht tarierte Buddys oder von Anglern eingesetze Karpfen zu einer schlechten Sicht bei.
Anders verhält es sich in den Bergseen, die mit teils grandiosen Sichtweiten von über 50m aufwarten können. Aufgrund der geringen Wassertemperaturen sind hier deutlich weniger Algen zu finden.
Das Highlight der Sichtweiten ist wahrscheinlich die Silfra-Spalte auf Island mit über 100m im eiskalten Gletscherwasser.
Salzwasser
Nicht nur im Süßwasser, sondern auch in den klarsten Ozeanen wirst du auf Algen, Plankton und Mikroplastik treffen.
Hier werden besonders durch Regen, Wind und auch den Schiffsverkehr Sedimente aufgewirbelt, die die Sichtweiten unter Wasser extrem reduzieren können. Zusätzlich bringen Flüsse Schlamm und Gesteinsmehl mit sich, das vor allem in Küstenregionen für eine eingeschränkte Sicht sorgt.
Doch auch in Hochseegebieten sorgt Plankton unglücklicherweise gerade dort wo sich Großfisch befindet (oder ist es doch andersherum?) für erschwerte Bedingungen in der Unterwasserfotografie.
Schwebeteilchen – Und jetzt?
Jetzt fragst du dich vielleicht: „Was ist denn so schlimm an ein paar Schwebteilchen? Die sind so klein, dass man sie im Bild doch sowieso nicht sieht!?“
Damit hast du so lange Recht, wie du keine Beleuchtung unter Wasser einsetzt.
Benutzt du jedoch eine Lampe oder einen Blitz, wird dein Bild im schlimmsten Fall aussehen wie ein Schneegestöber.
Das liegt daran, dass bei einer frontalen Beleuchtung die Schwebteilchen zwischen dem Motiv und der Kamera direkt angeleuchtet werden. Diese Partikel reflektieren das Licht direkt in deine Kamera zurück und machen sich als extrem störende Lichtflecken im Bild bemerkbar.
Dazu kommt, dass eine große Zahl an Schwebteilchen zu Fehlfokussierungen führen kann. Die Kamera erkennt aufgrund der Reflexionen das Objekt nicht korrekt und stellt dadurch auch gerne auf die Schwebteilchen scharf.
Hier schaffen nur zwei Wege wirkliche Abhilfe:
Der eine ist, dass du die Lichtquelle möglichst weit zur Seite bringst und somit weniger Schwebteilchen direkt anstrahlst.
Die andere Möglichkeit ist, die Distanz zum Objekt zu verkürzen. Dadurch befinden sich zwangläufig weniger Schwebteilchen zwischen dir und deinem Motiv. Das ist auch der Grund warum du in der Unterwasserfotografie möglichst nah ran solltest, anstatt den Zoom zu verwenden.
Sinken die Sichtweiten deutlich unter zwei Meter wird das Fotografieren eine Qual. Hier kannst du notfalls Makros in Bodennähe machenMakros sind nicht nur der Notnagel der Unterwasserfotografie. Viele wunderschöne Motive sind nur wenige Millimeter groß. Wie du diese Art der Fotografie meisterst, lernst du auf der Makro-Seite. oder das Fotografieren für diesen Tauchgang einfach sein lassen.
Wann ist es also sinnvoll, zu fotografieren?
Das hängt natürlich immer davon ab, wo du bist und wie die Tauchgänge geplant sind.
Auf einer Tauchsafari bist du lange nicht so flexibel, wie wenn du selbstständig zu jeder beliebigen Zeit von Land aus tauchen gehen kannst.
Morgens
Gerade die frühen morgendlichen Tauchgänge sind zum Fotografieren nur bedingt geeignet. Die nachtaktiven Tiere sind schon wieder verschwunden und gleichzeitig steht die Sonne noch so tief, dass du wenig natürliche Ausleuchtung hast. Für Weitwinkelaufnahmen an Wracks oder in Fischschwärmen oder am Riff mit Tauchern fehlt dir das Gegenlicht. Gleichzeitig ist der Unterschied zwischen den dunklen Schatten und der Wasseroberfläche so groß, dass viele Kameras mit dieser Beleuchtungssituation einfach überfordert sind. Dafür ist das Wasser an vielen Wracks noch besonders klar, weil wenige Taucher unterwegs sind. Daher kannst du dich morgens am besten an Nahaufnahmen versuchen oder für einen Mittagstauchgang interessante Plätze unter Wasser suchen.
Mittags
Für die Unterwasserfotografie ist der Mittag meist die beste Zeit. Hier fällt das Sonnenlicht senkrecht auf die Wasseroberfläche und schafft so eine helle, natürliche Beleuchtung der Umgebung. Der Untergrund reflektiert einen Teil des Lichts zurück und auch die Sicht ist um diese Tageszeit optimal.
Lichter tanzen auf dem Riffdach, Fischschwärme glitzern um die Wette und nun kannst du mit einer entsprechenden Beleuchtung auch kontrastreiche und spannende Bilder im Gegenlicht schießen.
Nachmittags
Am Nachmittag, wenn die Sonne sich schon wieder dem Horizont zuwendet, werden die Schatten wieder länger und das Licht fällt von der Seite auf deine Motive. Behalte die Sonne möglichst im Rücken um ein Maximum an natürlicher Beleuchtung einzufangen. Achte aber gleichzeitig darauf, nicht deinen eigenen Schatten auf dein Motiv zu werfen.
Nachts
Nachts zu tauchen ist immer ein Erlebnis. Nun beginnt die Jagdzeit der Unterwasserräuber. Hier bist du natürlich auf eine adäquate künstliche Beleuchtung angewiesen. Dafür wirst du hier viele Motive finden, die sich tagsüber nicht blicken lassen. Ich selbst tauche besonders gerne nachts, weil in der Dunkelheit meist mehr los ist, als tagsüber.
Ich hoffe, der Artikel hat dir weitergeholfen. Bei Fragen oder Anregungen freue ich mich über deinen Kommentar.
Danke für diesen tollen Blog. Macht weiter so.
Lieber Tino,
eigentlich bin ich ein mathematisches Eumel, das heißt blind beim Betrachten von mathematischen Organigrammen aller Art. Ich benötige zum Verstehen sprachliche Bilder, da ich selber ein Bildermensch bin. Es gibt nun ein Phänomen der Natur, das sich so beschreiben lässt.
In einem fast gefrorenem Wasserbecken mit sehr klarem Wasser befinden sich glatte Steine und Glasscherben und Geld- oder Blechstücke. Darüber eine dünne Eisdecke, dazu seitlich Sonnenstrahl.
Die eine zweite Version mit ebenfalls Wasserbecken, mit gleichem Inhalt, und oben Abschluss mit Glasplatte mit direktem Kontakt zum inneren Wasser.
In Version eins entstehen Phänomene der Ausleuchtung der Stein- und Metallstruktur, ähnlich wie bei Unterwasserfotografie mit Zusatzlicht, porige Wölbungen an Steinen zeigen Mikrobrennpunkte. Mit Wasser umspülte Gläser werden durchstrahlt und somit extrem durchsichtig, manchmal sieht man sie auch kaum, leere Jägermeisterflaschen wirken wie grüne Farbfilter, fast ohne die materielle Glassubstanz. Zugleich zeigt sich eine leichte Vergrößerung von außen betrachtet, ich kann mich aber auch irren. Der Punkt der Vergrößerung wäre mir bei der Erklärung der Phänomene am wichtigsten.
Bei der Version zwei hat man es mehr mit einem Aquarium mit Abdeckplatte zu tun. Hier interessiert mich, ob man bei der Betrachtung von außerhalb durch die Lichtbrechung von Wasser zu Glas tatsächlich eine Vergrößerung der inneren Gegenstände oder sogar des Gesamtsystems feststellen kann – im Sinne einer tiefenoptischen Vergrößerung mit extrem seitlichem Lichtein-/-ausfallwinkel.
Untergeordnete Frage ist, ob derartiges durch Kälte fast eingefrorenes Wasser festere Struktur hat, sodass es das Licht regelrecht in alle Richtungen wie ein Lichtleiter leiten kann, und ob das Licht tatsächlich auf den Wölbungen zu Brennpunkten fokussiert wird, daher auch die Leuchteffekte.
In diesem Zusammenhang würde ich gerne wissen, eher eine Frage für Physiker, ob Wasser aufgrund seiner Leitfähigkeit und dielektrischen Spannung in sich selbst so etwas wie einen Vergrößerungs- und Ausdehnungskoeffizienten zeigt, der wesentlich zu den beschriebenen Vergrößerungen beitragen könnte.
Es gibt z.b. teure runde Eiskugeln mit 5 cm Durchmesser, die so hergestellt werden, dass Wasser über 32 Stunden bei langsamer Drehung und mit leichter elektrischer Spannung in einem Edelstahlbecken zu Eis gefroren wird. Derartige Eiskugeln zeigen als optische Simulation größeren Innendurchmesser als der äußere Realdurchmesser. Die Frage nach der Vergrößerungseigenschaft des Wassers selbst ist also schon grenzwertig, zeigt aber, dass nicht alles nur mit unterschiedlichen Brechungswerten zu erklären ist, denn unterschiedliche Klarmaterialien zeigen immer unterschiedliche Ausdehnungs- oder Verkleinerungseigenschaften, unabhängig ihrer Dichten. Wer forscht eigentlich über das Gebiet?
Grüße aus Berlin, Bruno
Sehr interessanter Beitrag ?