Wenn Sie in einem Raum eine Glühbirne einschalten, hat ihr Licht eine sichtbare Reichweite. Wie wäre es also mit Sonnenlicht? Leuchtet es mehr auf Merkur und weniger auf Pluto? Und was ist mit Planeten, die nicht im Sonnensystem sind?
Licht ist elektromagnetische Energie, die von Photonen übertragen wird. Photonen bewegen sich in geraden Linien mit etwa 300.000.000 m/s. Sie verlieren keine Energie, wenn sie reisen, können also unbegrenzt reisen und geben ihre Energie nur auf, wenn sie mit etwas interagieren. Wenn eine solche Wechselwirkung auftritt, wird das Photon absorbiert und ein neues Photon kann von diesem Etwas emittiert werden, abhängig von den Umständen der Wechselwirkung. Der Schlüsselpunkt hier ist: Wenn nichts im Weg steht, bewegt sich Licht unbegrenzt und ohne Verlust, bis es auf etwas trifft.
Eine Punktquelle (eher eine Abstraktion als eine Realität) strahlt eine bestimmte Menge an Leistung (Energie pro Zeiteinheit) gleichmäßig in alle Richtungen ab. In einiger Entfernung von der Punktquelle (wir können uns eine Kugelschale um sie herum vorstellen) wird diese Leistung gleichmäßig über die Fläche dieser Schale verteilt - wir haben also Leistung pro Flächeneinheit. Wenn Sie den Abstand (den Radius der Schale) verdoppeln, vergrößert sich die Fläche um das Vierfache (Mathematik/Geometrie), sodass die Leistung pro Flächeneinheit nur ein Viertel beträgt (als Gesetz des „umgekehrten Quadrats“ bezeichnet). Beachten Sie, dass wir mit zunehmender Entfernung nicht von einem Energieverlust sprechen, sondern nur von einem "Ausdünnen", da es sich über eine zunehmende Fläche verteilt. Beachten Sie auch, dass die Leistung pro Flächeneinheit nie wirklich Null erreicht, sondern sich ihr mit extremer Entfernung verschwindend nähert.
Die Sonne ist ein riesiger Ball aus weißem, heißem Gas. Wenn Sie sich ganz in der Nähe befinden, sieht es nicht wie eine Punktquelle aus; Es sieht aus wie eine große Lichtwand. Aber es hat eine endliche Größe – ungefähr eine Million Meilen im Durchmesser. Wenn Sie weit genug entfernt sind, sagen wir hundert Millionen Meilen (etwa wie weit wir davon entfernt sind), sieht es aus wie eine Punktquelle. Je weiter Sie sich also entfernen, desto dünner wird das Sonnenlicht gestreut, also desto schwächer es scheint. Da das Licht potenziell eine unendliche Entfernung zurücklegen kann, gibt es keine "Reichweite". Es wird einen Punkt geben, an dem es nicht mehr von Bedeutung ist, aber dieser Punkt ist subjektiv.
Aufgrund des umgekehrten Quadratgesetzes fällt also mehr Licht pro Flächeneinheit auf Merkur als auf Pluto und viel weniger auf Objekte außerhalb unseres Sonnensystems. Wenn Sie weit genug entfernt sind, ist es zu wenig, um es mit einem praktischen Instrument zu messen, aber es wird niemals Null sein.
Die Glühbirne in Ihrem Zimmer hat eigentlich keine "Reichweite"; sein Licht kann auch ewig weitergehen. Aufgrund der Grenzen unserer Wahrnehmung in Bezug auf die abgegebene Lichtmenge nehmen wir nur einen begrenzten Bereich wahr.
Uwe