Dlaczego niebo jest niebieskie?
Aby zrozumieć, dlaczego niebo jest niebieskie, należy poznać ogólne zasady dotyczące pochłaniania i odbijania fal. Większość obiektów, które widzimy, odbija światło białe. W zależności od tego, jaka długość fali elektromagnetycznej zostaje przez nie pochłonięta, a jaka odbita, możemy dostrzec różne kolory. Jeśli wszystkie wszystkie fale zostaną odbite, zobaczymy biel. Jeżeli wszystkie fale zostaną pochłonięte, zobaczymy czerń.
Białe światło to mieszanka barw, która ujawnia się w zjawisku najlepiej znanym jako tęcza. Kropelki wody rozszczepiają światło słoneczne jak pryzmat, a my widzimy w efekcie nie biel, lecz wszystkie kolory tęczy. Wiedząc, że światło, które dociera do naszych oczu jest częściowo odbijane i pochłaniane, co nadaje mu określony kolor, zastanówmy się nad głównym pytaniem…
Dlaczego niebo jest niebieskie?
Nie sposób zaprzeczyć, że w słoneczny dzień niebo jest błękitne. Błękit nieba to jednak nie kolor niebieski, a niebieskie światło, które stanowi składową światła białego. Rozpraszanie światła w wyniku przejścia przez gazy zawarte w atmosferze ziemskiej odpowiada za efekt, który widzimy, patrząc do góry – za błękit nieba. To czysta fizyka!
Niebo może wydawać nam się puste, ale przestrzeń nad nami wypełnia zbiór cząsteczek powietrza i wody, które odbijają światło przechodzące przez atmosferę.
Cząsteczki atmosfery rozpraszają falę elektromagnetyczną (rozpraszanie Rayleigha) i zmieniają jej kierunek. Najmocniej rozpraszają się fale najkrótsze, czyli niebieskie i fioletowe, i to ich dociera do nas najwięcej.
Jednak fiolet zostaje częściowo pochłonięty w górnych warstwach atmosfery. Poza tym, nasze oczy są na niego mniej wrażliwe. Wszystko to sprawia, że niebo ma dla nas niebieski kolor.
A dlaczego na tle błękitnego nieba widzimy białe chmury? Kropelki wody czy kryształki lodu w chmurach mają większy rozmiar niż długość fal, dlatego rozpraszają promieniowanie widzialne mniej więcej jednakowo i zachowują biały lub inny oryginalny kolor padającego na nie światła.
Dlaczego Słońce jest żółte?
Światło wysyłane przez Słońce to światło białe. Nie oznacza to jednak, że jako białe będziemy dostrzegać je z powierzchni Ziemi. Przechodząc przez atmosferę, światło rozprasza się – dotyczy to głównie światła niebieskiego. Po przejściu przez atmosferę promienie słoneczne wyglądają więc na nieco bardziej żółte niż widziane w kosmosie. Efekt potęguje niebieski kolor nieba, na tle którego Słońce wydaje się jeszcze bardziej żółtawe.
Pozycja Słońca, a kolor nieba
Niebo nie zawsze wygląda na niebieskie. Wiele zależy bowiem od położenia Słońca na horyzoncie. Wschody i zachody bywają czerwone, a nawet purpurowego. Aby to wyjaśnić, należy przyjrzeć się bliżej widmu promieniowania słonecznego.
Promienie Słońca w drodze do Ziemi pokonują tym dłuższą drogę w atmosferze, im niżej gwiazda znajduje się nad horyzontem.
Mogą one zareagować z cząsteczkami na dwa sposoby: zostać pochłonięte lub rozproszone. Przykładowo, nadfiolet pochłaniany jest przez tlen, a podczerwień przez parę wodną. Gdy patrzymy na zachód Słońca lub na wschód Słońca istnieje duża szansa, że zamiast niebieskich fal, dotrą do nas fale odpowiadające żółtemu i czerwonemu światłu. Dokładny kolor nieba zależy wtedy od stanu atmosfery i zawartości aerozolu. Kiedy Słońce jest nisko nad horyzontem najczęściej nie zobaczymy niebieskiego nieba, lecz światło w kolorach od żółtego po ciemnoczerwone.
