Dlaczego niebo jest niebieskie?

Światło słoneczne jest białe. Powietrze jest przezroczyste. Próżnia kosmosu jest czarna. Jednak z jakiegoś powodu, gdy spoglądamy za dnia na niebo, widzimy kolor niebieski? Dlaczego tak się dzieje?

Światło słoneczne to strumień fal elektromagnetycznych, docierających ze Słońca do Ziemi. Postrzegamy je jako kolor biały, jednak tak naprawdę jest to kombinacja wszystkich możliwych kolorów. Kiedy światło słoneczne dociera do atmosfery, pobudza elektrony i protony wewnątrz atomów powietrza. Drgające cząstki powodują rozpraszanie się pobudzającego je światła. Zjawisko to nazywamy rozpraszaniem Rayleigha.

Fale, które postrzegamy jako kolor niebieski (420 – 490 nanometrów) są krótsze i mają wyższe częstotliwości niż czerwone (630-780 nanometrów). Z tego powodu światło niebieskie powoduje intensywniejsze drgania, a im szybsza oscylacja, tym więcej światła jest rozpraszane. Efektem intensywnego rozpraszania światła niebieskiego jest błękit nieba.

Dlaczego zachód słońca jest czerwony?

Sytuacja ulega zmianie dopiero podczas zachodu słońca. Słońce nie znajduje się już nad nami a na linii horyzontu. Oznacza to, że światło, które dociera do naszych oczu, musi pokonać przez atmosferę znacznie dłuższy dystans. Im dłuższy dystans, tym więcej światła zostaje rozproszonego w innych kierunkach i mniej dociera do naszych oczu. Światło niebieskie zostaje mocno rozproszone i staje się coraz mniej widoczne, za to światło czerwone bezproblemowo dociera do naszych oczu. Z tego powodu niebo podczas wschodu i zachodu słońca przyjmuje różne odcienie czerwieni.

Dlaczego na niebie pojawiają się inne kolory?

Omawiane powyżej efekty są wynikiem interakcji fal elektromagnetycznych z cząstkami azotu i tlenu. Jednak w praktyce powietrze nigdy nie jest idealnie czyste. Znajdują się w nim różnego rodzaju cząstki pochodzące zarówno z procesów naturalnych, jak i będących wynikiem działalności człowieka. Z powodu tych zanieczyszczeń proporcje rozproszenia zmieniają się, a co za tym idzie, zmieniają się kolory, pojawiające się na naszym niebie.

Źródła:

https://www.scientificamerican.com/article/fact-or-fiction-smog-creates-beautiful-sunsets/

https://www.mcgill.ca/oss/article/environment-general-science-you-asked/why-sky-blue-or-better-yet-why-ocean-blue

https://www.rmg.co.uk/stories/topics/why-sky-blue