Jak większość ciekawskich ludzi, prawdopodobnie zapytałeś w pewnym momencie: „Dlaczego niebo jest niebieskie?”. Lub jeśli widziałeś piękny zachód lub wschód słońca, mogłeś zapytać: „Dlaczego niebo jest czerwone?”
To tak oczywiste, że niebo jest niebieskie, można by pomyśleć, że powody byłyby równie oczywiste. Ale nie są! Ze wszystkich kolorów tęczy, dlaczego akurat niebieski?
Czy niebo nie mogłoby być równie dobrze zielone? Albo żółte? Kiedy widzimy tęczę, widzimy na niebie kolor zielony i żółty, a także niebieski, fioletowy, pomarańczowy, żółty, czerwony i wszystko pomiędzy nimi.
Białe światło pochodzące ze Słońca jest tak naprawdę złożone z wszystkich kolorów tęczy. Widzimy wszystkie te kolory, kiedy patrzymy na tęczę. Krople deszczu działają jak maleńkie pryzmaty, gdy są oświetlone przez Słońce, zaginając światło i rozdzielając je na różne kolory.
Ale dlaczego istnieją różne kolory? Światło, które widzisz, to tylko jeden maleńki fragment wszystkich rodzajów energii świetlnej rozchodzącej się po Wszechświecie – i wokół Ciebie! Podobnie jak energia przepływająca przez ocean, energia świetlna również przemieszcza się w falach. Tym, co odróżnia jeden rodzaj światła od innych, jest jego długość fali – lub zakres długości fal. Światło widzialne obejmuje fale, które mogą zobaczyć nasze oczy. Najdłuższe fale, które możemy zobaczyć, wyglądają dla nas na czerwone. Najkrótsze fale, które możemy zobaczyć, wyglądają na niebieskie lub fioletowe.
Długości fal na tym obrazku nie są podane w skali. Fala światła czerwonego ma około 750 nanometrów, podczas gdy fala niebieska lub fioletowa ma około 400 nanometrów. Nanometr to jedna miliardowa część metra. Ludzki włos ma grubość około 50 000 nanometrów! Tak więc te długości fal światła widzialnego są bardzo, bardzo malutkie.
Inną ważną rzeczą, którą należy wiedzieć o świetle jest to, że porusza się ono w linii prostej, chyba że coś stanie mu na drodze
- odbija je (jak lustro)
- zagina je (jak pryzmat)
- lub rozprasza (jak cząsteczki gazów w atmosferze)
Jak białe światło ze Słońca wchodzi w ziemską atmosferę, wiele z czerwonych, żółtych i zielonych długości fal światła (zmieszanych razem i nadal prawie białych) przechodzi prosto przez atmosferę do naszych oczu. Fale niebieskie i fioletowe mają jednak odpowiedni rozmiar, aby uderzyć i odbić się od cząsteczek gazu w atmosferze. Powoduje to, że fale niebieskie i fioletowe zostają oddzielone od reszty światła i rozpraszają się we wszystkich kierunkach, co jest widoczne dla wszystkich. Pozostałe długości fal trzymają się razem jako grupa, a zatem pozostają białe.
Co więc dzieje się z wszystkimi „nie-niebieskimi” długościami fal? Są one nadal mieszane razem, nierozproszone przez atmosferę, więc nadal wydają się białe. Rozproszone światło fioletowe i niebieskie dominuje na niebie, przez co wydaje się ono niebieskie. Co się dzieje z fioletem? Część fioletowego światła jest pochłaniana przez górną warstwę atmosfery. Ponadto nasze oczy nie są tak wrażliwe na fiolet, jak na niebieski.
Bliżej horyzontu niebo staje się jaśniejsze, niebieskie lub białe. Światło słoneczne docierające do nas z horyzontu przeszło przez jeszcze więcej powietrza niż światło słoneczne docierające do nas z góry. Cząsteczki gazu rozpraszają niebieskie światło w wielu kierunkach tyle razy, że dociera do nas mniej niebieskiego światła.
Co sprawia, że zachód słońca jest czerwony?
Credit: USGS
Jak Słońce schodzi niżej na niebie, jego światło przechodzi przez większą część atmosfery, aby do Ciebie dotrzeć. Jeszcze więcej niebieskiego i fioletowego światła jest rozpraszane, pozwalając czerwieniom i żółciom przejść prosto do oczu bez konkurencji ze strony błękitów.
Więcej cząstek pyłu, zanieczyszczeń i pary wodnej w atmosferze odbija i rozprasza więcej czerwieni i żółci, czasami sprawiając, że całe zachodnie niebo świeci na czerwono.
Więcej niebieskiego światła jest rozpraszane.