Die Sichtweite kann mehrere Bedeutungen haben bzw. durch unterschiedliche Faktoren begrenzt werden: Die meteorologische oder atmosphärische Sichtweite, im allgemeinen auch Sicht genannt, bezeichnet die maximale horizontale Entfernung, die es gerade noch erlaubt, ein dunkles Objekt in Bodennähe vor hellem Hintergrund zu erkennen. Sie wird im Wesentlichen durch Streuung in der Atmosphäre begrenzt.

Im Unterschied dazu gibt es noch anderen Sichtweiten, die ebenfalls in diesem Artikel beschrieben werden: Die geometrische Sichtweite wird durch die Erdkrümmung begrenzt und von den Höhenpositionen des Betrachters und des Ziels bestimmt. Die geodätische oder optische Sichtweite berücksichtigt zusätzlich die atmosphärische Refraktion (Brechung) und ist daher größer. Die geografische Sichtweite berücksichtigt zusätzliche geografische Sichthindernisse wie Berge oder Gebäude und ist daher kleiner. Die Sichtweiten im Bereich von Radiowellen sind größer, da sie auch die Diffraktion (Beugung) berücksichtigen. Die Sichtweite bei Nacht (Tragweite bzw. Nautische Sichtweite, Nachtsicht, Feuersicht), in der eine Lichtquelle von einem Beobachter gerade noch wahrgenommen wird, ist geometrisch und meteorologisch begrenzt. Hier spielt zusätzlich die Helligkeit der Lichtquelle und statt der Streuung die Absorption in der Atmosphäre eine Rolle. Die Sichtweite unter Wasser

Meteorologische oder atmosphärische Sichtweite mini|hochkant=2|links: Sicht bei klarem Wetter;  rechts: durch Nebel reduzierte Sichtweite

mini|hochkant=1.2|Abnahme des Kontrastes relativ zum Him­mel mit zunehmender Entfernung der Berge

Die Sichtweite wird mit einem Transmissometer zum Beispiel an Flughäfen (RVR) gemessen. Folgende Effekte schränken die atmosphärische Sichtweite ein: Rayleigh-Streuung Lichtstreuung an den Molekülen der Luft. Dieser Effekt begrenzt die maximal mögliche Sichtweite auf Meereshöhe auf etwa 300 km. Mie-Streuung Lichtstreuung an Partikeln mit Größen im Bereich von 0,1 µm (feinster Straub, Kondensationskeime) bis einige Millimeter (Regen, Schnee). natürliche Lufttrübung: kondensiertes Wasser in der Luft: Hydrometeore wie Regen, Schneefall oder Nebel Staub in der Luft: Lithometeore wie Saharastaub, vulkanische Aerosole, Waldbrände Turbulenzen und Schlierenbildung in der Luft durch Temperatur- und Feuchtigkeitsunterschiede. anthropogene Luftverschmutzung Aerosole verursachen eine zusätzliche Lichtstreuung. Typische Bestandteile sind Wasser, Schwefelsäure und feste Partikel.

Die Streuung von Licht in der Atmosphäre reduziert den optischen Kontrast eines Objekts relativ zur Umgebung. Dieses Phänomen nennt man Lichtstreuung. Der Kontrast nimmt exponentiell mit der Entfernung und dem Absorptionskoeffizienten ab:

,  daraus folgt: 

Unter der Annahme, dass der Ausgangskontrast beträgt (Optimalfall) und dass für die Wahrnehmungen ein Mindestkontrast von (≙ 2 %) erforderlich ist, besteht zwischen Sichtweite und Absorptionskoeffizienten folgende Beziehung: + Wetterabhängigkeit der Sichtweite Wetterbedingung Sichtweite(km) Objekt-Mindest-Höheunter Berücksichtigung der atmosphärischen Refraktion und der dünner werdenden Atmosphäre kann ein stehender Beobachter (aus Augenhöhe) ab einer Entfernung von mehr als 5 km nur noch Objekte wahrnehmen, die mindestens ... Meter hoch sind. Siehe Formel 7 weiter unten. Die Werte sind dazu der weiter unten stehenden Tabelle entnommen. außergewöhnlich klar 280 5000 m sehr klar 50125 m klar 2015 m leicht diesig 101,25 m diesig 40 m starker Dunst, leichter Nebel 2 mäßiger Nebel 1 dichter Nebel, Starkregen 0,1 extremer Nebel, Schneetreiben 0,01

Eine Sichtweite von 40 km entspricht unter Nutzung dieser Näherung einem Absorptionskoeffizienten von 4 / 40.000 m = 10−4 m−1. Unter exzellenten Bedingungen (Föhnwetterlagen) sind in Mitteleuropa Fernsichten von 200 bis 250 kmExzellente Fernsicht dank Alpenföhn. Auf: wetter-eggerszell.de; zuletzt abgerufen am 27. Dezember 2020., im Himalaya bis 300 kmJalandhar residents were left amazed as they get view of Himalayan range. (View Himalayan from Jalandar) Auf: deccanchronicle.com vom 6. April 2020 (letztes Update); zuletzt abgerufen am 27. Dezember 2020. erreichbar.

Im Beispielbild nimmt der Kontrast der Berge zum Himmel mit zunehmender Entfernung ab. Die Bergkette im rechten Bild ist bei Nebel nicht mehr zu sehen.

Die meteorologische Sichtweite nimmt mit der Wellenlänge zu, da sowohl die Rayleigh-Streuung an den Molekülen der Luft wie auch die Streuung an winzigen Wassertröpfen abnimmt. Daher erhöht sich die Sichtweite zu längeren Wellenlängen hin (blau → rot → NIR → MIR). Beobachtungen mit Rotfilter und mit Infrarot-Film oder -Kamera erhöhen die effektive Sichtweite, insbesondere reduziert sich die Streuung an sehr kleinen Partikeln kleiner als die Lichtwellenlänge. Weiterhin ist die Lichtstreuung nicht isotrop, d. h. die Sicht gegen die Sonne ist deutlich geringer als mit der Sonneneinstrahlung.

Geometrische Sichtweite Die maximal mögliche geometrische Sichtweite wird nur durch die gekrümmte Form der Erde begrenzt. Soll auch die Ablenkung des Lichtes in der Erdathmosphäre berücksichtigt werden, so benötigt man die geodätische oder optische Sichtweite.

Sichtweite zwischen einem erhöhten Punkt und einem Punkt auf einer Ebene mini|Das rechtwinklige Dreieck, des­sen Kathete s berechnet werden soll mini|Video: Die Erdkrümmung begrenzt die Sichtweite. Hier veranschaulicht am Beispiel der Luftlinie zwischen Konstanz und Bregenz über den Bodensee hinweg.

Die Sichtweite von einem erhöhten Beobachtungspunkt aus (z. B. Gebäude, Turm, Berggipfel oder aber auch von Raumschiffen wie die ISS) hinab auf eine Ebene oder auf die Meeresoberfläche lässt sich mit Hilfe des Satzes des Pythagoras berechnen, da Sichtverbindung und Erdradius die Katheten eines rechtwinkligen Dreiecks bilden und der Abstand des erhöhten Punktes vom Erdmittelpunkt dessen Hypotenuse: (1)

Nach der ersten binomischen Formel ergibt sich daraus: (2)

Für terrestrische Beobachter ist („h sehr viel kleiner als 2 R“) und damit gegenüber vernachlässigbar. Daher lässt sich die Formel vereinfachen zu: (3)

Die folgende, dem praktischen Gebrauch dienende Zahlenwertgleichung ergibt die einheitenlose Sichtweite in Kilometern, wobei die einheitenlose Höhe in Metern einzusetzen ist. Für einen Erdradius von  6371 km erhält man:

(4)

Sichtweite zwischen zwei erhöhten Punkten über eine Ebene hinweg mini|hochkant=0.9|Die beiden rechtwinkligen Drei­ecke, deren Summe der Katheten s1 und s2 berechnet werden soll

Sind Augen und Objekt über die Referenzebene erhoben, was schon durch die Augeshöhe der in der Ebene stehenden Person gegeben ist, so addieren sich die Abstände beider von der Stelle, wo die sie verbindende Tangente die Erdoberfläche berührt: (5a)

Und als Zahlenwertgleichung: (5b)

Geodätische oder optische Sichtweite mini|Wahrnehmungstäuschung über die Form und Position der Sonne infolge der terrestrischen RefraktionLew Wassiljewitsch Tarassow, Aldina Nikolajewna Tarassowa: Zu welchen optischen Täuschungen führt die Lichtbrechung in der Erdatmosphäre? In: Der gebrochene Lichtstrahl (= Kleine Naturwissenschaftliche Bibliothek. Band 63). Viehweg & Teubner Verlag, Wiesbaden 1988, ISBN 978-3-322-00391-1.

Zusätzlich zur Erdkrümmung (siehe obiger Abschnitt „Geometrische Sichtweite“) berücksichtigt die geodätische oder optische Sichtweite auch die Ablenkung des Lichts in der Erdatmosphäre (Terrestrische Refraktion).

Sichtweite zwischen einem erhöhten Punkt und einem Punkt auf einer Ebene Die Refraktion der Atmosphäre krümmt die Lichtstrahlen zur Erde hin, verringert damit die effektive Krümmung der Erdoberfläche und lässt die Erde dadurch größer erscheinen. Der scheinbare Erdradius im optischen Bereich ist mit  7700 km etwa 20 % (1,2 mal) größer, die optische Sichtweite ist daher etwa 10 % (√1,2 mal) größer als die geometrische Sichtweite:

(6)

Der Effekt bewirkt allerdings nicht nur eine vergrößerte Sichtweite, sondern es kommt neben der Perspektive zu einer optischen Stauchung von Objekten am Horizont. Ein kugelförmiger Ballon in Horizontnähe erscheint oval. mini|hochkant=0.9|In sehr geringer Höhe über dem Boden ist die Lichtbrechung im Wesentlichen durch den Temperatur­gradienten bestimmt, der wetter- und tageszeitabhängig ist.

Die genaue Größe dieses Effekts hängt vom Dichtegradienten, d. h. von Luftdruck, Temperatur und vom vertikalen Temperaturgradienten der Atmosphäre ab und berechnet sich genauer zu:

mit für eine irdische Atmosphäre mit als Temperatur in K, als Druck in Pa und dem Temperaturgradienten in K/m. Für die typischen Werte in Meereshöhe von  288,15 K (15 °C),  101325 Pa und  −0,006 K/m ergeben sich: und . Diese Berechnung gilt allerdings nicht für bodennahe Schichten, da für diese der Temperaturgradient weitaus größer sein kann. Erst in einigen hundert Metern Höhe stellt sich ein Gradient von  −0,006 … −0,007 K/m ein (umgangssprachlich: „Begibt man sich 1000 Meter höher, wird es etwa 6 bis 7 Grad kälter.“). Weiterhin reduziert sich der Effekt in höheren Schichten der Atmosphäre, was bei Sicht auf Berge im Hochgebirge oder bei Aufenthalt im Hochgebirge zu berücksichtigen ist, da sich dann Teile oder der gesamte Strahlweg in dünneren Schichten der Atmosphäre befinden. So reduziert sich der Faktor von 3,92 auf Meeresniveau auf etwa 3,8 auf Höhe des Mont Blanc und auf 3,7 auf Flughöhe von Passagiermaschinen:

+ Der Koeffizient , der scheinbare Erdradius und der Faktor in Abhängigkeit von (der Höhe über dem Meeresspiegel) [m] [°C] [hPa] [K] [Pa] [–] [km] [–] 0 14,5 1 013 287,65 101 325 0,1743 7 716 3,928 500 11,3 950 284,45 95 000 0,1671 7 649 3,911 1 000 8,0 891 281,15 89 100 0,1605 7 589 3,896 1 500 4,8 836 277,95 83 580 0,1540 7 531 3,881 2 000 1,5 784 274,65 78 400 0,1479 7 477 3,867 2 500 −1,8 735 271,35 73 500 0,1421 7 426 3,854 3 000 −5,0 689 268,15 68 900 0,1364 7 377 3,841 3 500 −8,3 646 264,85 64 600 0,1311 7 332 3,829 4 000 −11,5 606 261,65 60 600 0,1260 7 290 3,818 4 500 −14,8 568 258,35 56 833 0,1212 7 250 3,808 5 000 −18,0 533 255,15 53 300 0,1165 7 211 3,798 5 500 −21,3 500 251,85 49 998 0,1122 7 176 3,788 6 000 −24,5 469 248,65 46 900 0,1080 7 142 3,779 6 500 −27,8 440 245,35 43 984 0,1040 7 111 3,771 7 000 −31,0 413 242,15 41 250 0,1001 7 080 3,763 7 500 −34,4 387 238,75 38 685 0,0966 7 052 3,756 8 000 −37,5 363 235,65 36 280 0,0930 7 024 3,748 8 500 −40,8 340 232,40 34 024 0,0897 6 999 3,741 9 000 −43,7 319 229,45 31 909 0,0863 6 973 3,734 9 500 −46,8 299 226,35 29 925 0,0831 6 949 3,728 10 000 −49,9 281 223,25 28 064 0,0802 6 926 3,722

Beispiele mini|hochkant=1.2|Teleobjektivaufnahme: Ein Teil des Schiffes am Horizont ist aufgrund der Erdkrümmung durch den gewölbten Meeresspiegel verdeckt.

Das rechte Bild entstand auf einer Blickhöhe von  m. Bei diesem Schiff am Horizont wird ein oberhalb der Wasserlinie befindlicher Teil des Schiffsrumpfs aufgrund der Erdkrümmung verdeckt. Daraus folgt bereits, dass das Schiff mehr als 5,6 km weit weg sein muss. Sind 5/10/15 Meter des Schiffsrumpfs nicht sichtbar, dann ist das Schiff weitere 9/12/15 km weit entfernt. (Werte entstammen der folgenden Tabelle.)

Die Tabelle zeigt einige Werte für die maximale optische Sichtweite unter Berücksichtigung der atmosphärischen Refraktion nach Formel (6). Daran wird die Bedeutung der Höhe des Ausgucks von Schiffen deutlich: Von einem 15 m hohen Mast kann der Beobachter ein Schiff in 15 km Entfernung in kompletter Größe sehen. Umgekehrt sieht die Wache dort von 0 m Höhe aus am Horizont nur den Ausguck des anderen Schiffes.