Warum sehen wir unter Wasser verschwommen?

Warum sehen wir unter Wasser verschwommen: Optik erklärt

Wer unter Wasser ohne Maske schwimmt, nimmt die Umgebung meist nur unscharf wahr. Das menschliche Auge ist für das Sehen in der Luft optimiert und stößt beim Eintauchen an physikalische Grenzen. Erfahren Sie hier, warum sehen wir unter wasser verschwommen und warum eine Taucherbrille für klare Sicht unverzichtbar ist.

Die schnelle Antwort: Warum Wasser unser Auge austrickst

Wenn wir unter Wasser die Augen öffnen, sehen wir alles unscharf, weil die Lichtbrechung unserer Hornhaut plötzlich gestört ist. Das menschliche Auge ist evolutionär für das Medium Luft konstruiert. Wasser und die menschliche Hornhaut haben jedoch fast denselben optik auge unter wasser.

Aber es gibt einen verblüffenden Faktor, den fast alle Anfänger beim Tauchen übersehen - ich erkläre ihn im Abschnitt über optische Täuschungen weiter unten.

An der Luft bricht die Hornhaut das einfallende Licht extrem stark, um es präzise auf der Netzhaut zu bündeln. Unter Wasser fällt dieser Knickeffekt fast komplett weg. Das Licht wird nicht mehr stark genug gebrochen, wodurch das Bild theoretisch weit hinter die Netzhaut projiziert wird. Die Folge ist simpel. Das Auge wird unter Wasser extrem weitsichtig. Wir sprechen hier von einem massiven Verlust der Brechkraft von etwa 43 Dioptrien. ^[1]

Meine erste Erfahrung mit der Unterwasser-Blindheit

Seien wir ehrlich - der erste Versuch, unter Wasser die Augen zu öffnen, ist unangenehm. Als ich vor einigen Jahren in einem See schwimmen war, verlor ich meine Sonnenbrille. Ich öffnete die Augen unter Wasser, um sie auf dem Grund zu suchen. Das war ein Fehler.

Ich sah absolut nichts außer einer trüben, undefinierbaren Wand. Ich geriet kurz in Panik. Es dauerte eine Weile, bis mir klar wurde, dass mein Auge völlig intakt war, aber die Physik in diesem Moment einfach gegen mich arbeitete.

Die Physik der Lichtbrechung verständlich erklärt

Der Brechungsindex beschreibt, wie stark Licht abgelenkt wird, wenn es von einem Medium in ein anderes übergeht. Luft hat einen Index von ungefähr 1,0. Die menschliche Hornhaut liegt bei etwa 1,37. D^[3] ieser große Unterschied an der optischen Grenzfläche sorgt für die Hauptbrechung des Lichts in unserem Auge.

Wasser hingegen hat einen Brechungsindex von 1,33. ^[4] Das ist fast identisch mit unserer Hornhaut. Genau hier liegt das Problem. Ohne den Unterschied in der optischen Dichte gibt es kaum noch lichtbrechung hornhaut wasser.

Das Licht wandert einfach fast geradeaus weiter ins Auge (ein völlig unnatürlicher Zustand für uns) und kann nicht mehr auf den Punkt des schärfsten Sehens fokussiert werden.

Warum Fische unter Wasser scharf sehen können

Fische haben dieses Problem nicht gelöst, indem sie einfach eine andere Hornhaut entwickelt haben. Sie nutzen eine extrem kugelförmige und dichte Linse im Inneren des Auges, die das Licht stark genug bricht. Wir Menschen haben eine wesentlich flachere Linse, weil unsere Hornhaut an der Luft bereits die meiste Arbeit erledigt.

Die Lösung: Warum eine Taucherbrille sofortige Abhilfe schafft

Viele Menschen denken - und ich dachte das früher auch - dass eine Taucherbrille wie eine Lupe wirkt. Das ist falsch. Die Glasscheibe der Brille selbst bricht das Licht nicht nennenswert, um unsere Augen zu korrigieren. Ihre einzige Aufgabe ist es, ein schützendes Luftpolster direkt vor unseren Augen einzuschließen, denn man fragt sich oft: warum braucht man taucherbrille zum sehen?

Dieses simple Luftpolster stellt die gewohnte optische Grenzfläche von Luft zu Hornhaut sofort wieder her. Das Licht tritt aus dem Wasser durch das flache Glas in die Luft der Maske und trifft erst dann auf unser Auge. Die Lichtbrechung funktioniert wieder exakt so wie an Land.

Die optische Täuschung unter Wasser

Hier ist der kontraintuitive Faktor, den ich vorhin erwähnt habe: Objekte unter Wasser erscheinen durch eine flache Taucherbrille etwa 25 Prozent größer und 33 Prozent näher, als sie tatsächlich sind.^[5] Das liegt an der erneuten Lichtbrechung beim Übergang vom Wasser in das Luftpolster der Maske.

Greift man bei den ersten Tauchgängen nach einem Seil oder einem Stein, greift man fast immer daneben. Ein echter Anfängerfehler. Das Gehirn braucht einige Zeit, um diese optische Verschiebung auszugleichen.

Gefährliche Mythen über das Sehen unter Wasser

Ein weit verbreiteter Ratschlag lautet: Öffne einfach öfter die Augen unter Wasser, dann gewöhnt sich das Auge daran. Das ist kompletter Unsinn. Keine Gewöhnung der Welt kann physikalische Gesetze außer Kraft setzen. Deine Hornhaut wird ihren Brechungsindex nicht durch bloßes Üben anpassen.

Schlimmer noch: Wer versucht, die Augen unter Wasser extrem zusammenzukneifen, um durch den sogenannten Lochblendeneffekt schärfer zu sehen, erzeugt nur Spannungskopfschmerzen. Viele Menschen sehen unter wasser unscharf grundsätzlich ohne Hilfsmittel. Ich habe das bei meinen ersten Schnorchelversuchen wochenlang falsch gemacht, weil ich mir keine gute Maske kaufen wollte. Das Resultat waren rote, brennende Augen und null bessere Sicht.

Welche Sehhilfe ist unter Wasser am besten?

Taucherbrille (Maske)

• Sehr weites und klares Sichtfeld, ideal für Orientierung

• Einfach möglich, da die Nase mit eingeschlossen ist (wichtig ab 2 Metern Tiefe)

• Schließt Augen und Nase in einem großen Luftpolster ein

Schwimmbrille

• Eingeschränkt durch die kleinen Schalen, reicht aber zum Bahnenziehen

• Nicht möglich, daher nur für das Schwimmen an der Oberfläche geeignet

• Schließt nur die Augen in zwei separaten, kleinen Luftpolstern ein

Kontaktlinsen ohne Brille

• Bleibt völlig unscharf, da das nötige Luftpolster vor dem Auge fehlt

• Sehr hoch, da Linsen leicht weggespült werden und Keime (Akanthamöben) ins Auge gelangen können

• Linsen sitzen direkt auf dem Auge, Wasser umspült sie

Klaus und das Problem der doppelten Unschärfe

Klaus, ein 42-jähriger Ingenieur aus München, freute sich auf seinen ersten Schnorchelurlaub in Ägypten. Er hat im Alltag eine Kurzsichtigkeit von minus 4 Dioptrien, dachte aber, unter Wasser bräuchte er seine normale Sehhilfe nicht, da die einfache Taucherbrille das schon richten würde.

Beim ersten Sprung ins Rote Meer erlebte er eine herbe Enttäuschung. Die Maske stellte zwar das Luftpolster wieder her, aber er sah die Fische trotzdem nur als verschwommene Farbflecken. Das ständige Fokussieren machte ihn nach zwanzig Minuten sogar seekrank.

Nach einem Gespräch mit dem Tauchlehrer verstand er seinen Denkfehler. Das Luftpolster behebt nur die Unschärfe durch das Wasser. Es korrigiert nicht die natürliche Sehschwäche. Klaus brauchte eine Maske mit eingeschliffenen Korrekturgläsern.

Er kaufte sich am nächsten Tag eine optische Tauchermaske mit minus 4 Dioptrien. Der Unterschied war gewaltig. Klaus konnte plötzlich die kleinsten Details an den Korallen erkennen und verbrachte den Rest des Urlaubs stundenlang beschwerdefrei im Wasser.