W ciągu dnia niebo jest niebieskie, a o zachodzie słońca zmienia się w pomarańcz i czerwień. Za oba zjawiska odpowiada to samo: rozpraszanie światła w atmosferze. Wystarczy wiedzieć, że światło słoneczne składa się z wielu barw, a każda z nich zachowuje się trochę inaczej.
Światło słoneczne składa się z wielu barw
Światło Słońca wydaje się białe, ale to mieszanina wszystkich barw tęczy, od czerwonej, przez żółtą i zieloną, po niebieską i fioletową. Widzimy to, gdy światło przechodzi przez kroplę deszczu albo szklany pryzmat i rozszczepia się na kolory.
Każda barwa to fala o nieco innej długości. Czerwień ma fale najdłuższe, a niebieski i fiolet najkrótsze. Ta różnica jest kluczem do całej zagadki.
Dlaczego niebo w dzień jest niebieskie
Atmosfera składa się głównie z cząsteczek gazów, przede wszystkim azotu i tlenu. Gdy światło słoneczne na nie trafia, część promieni zostaje odbita we wszystkie strony. Nazywamy to rozpraszaniem. Zjawisko opisał w XIX wieku brytyjski fizyk lord Rayleigh, dlatego mówi się o rozpraszaniu Rayleigha.
Najważniejsza zasada brzmi: im krótsza fala, tym silniej jest rozpraszana. Światło niebieskie rozprasza się w powietrzu znacznie skuteczniej niż czerwone. Dzięki temu niebieskie światło dociera do naszych oczu z każdego kierunku nieba, a nie tylko wprost ze Słońca. Dlatego patrząc w bok od Słońca, widzimy niebieską poświatę.
Czerwone, pomarańczowe i żółte promienie w większości przechodzą przez atmosferę prosto, bez większego rozpraszania. Dlatego samo Słońce wydaje się żółtawo-białe.
Dlaczego niebo nie jest fioletowe
Skoro fiolet ma jeszcze krótszą falę niż niebieski, można zapytać, czemu niebo nie jest fioletowe. Składa się na to kilka powodów:
- Słońce wysyła mniej fioletowego światła niż niebieskiego.
- Część najkrótszych fal jest pochłaniana w górnych warstwach atmosfery.
- Nasze oczy są mniej wrażliwe na fiolet niż na niebieski.
- Mózg interpretuje mieszankę rozproszonych barw jako błękit, a nie fiolet.
Wypadkowy efekt to właśnie ten znajomy błękit. Warto też zauważyć, że niebo jest najbardziej nasycone nad głową, a przy horyzoncie bywa jaśniejsze i bardziej mleczne. Patrzymy tam przez grubszą warstwę powietrza, w której światło rozprasza się wielokrotnie i barwy się mieszają.
Dlaczego zachody słońca są czerwone
Kiedy Słońce stoi wysoko, jego promienie pokonują w atmosferze stosunkowo krótką drogę. Przy zachodzie (i wschodzie) światło biegnie przez atmosferę pod małym kątem, więc droga w powietrzu jest o wiele dłuższa.
Na tej długiej drodze niebieskie i zielonkawe światło jest po drodze rozpraszane na boki i w dużej mierze znika z wiązki biegnącej do naszych oczu. Zostają barwy o dłuższych falach: żółć, pomarańcz i czerwień. To one malują niebo i chmury w pobliżu horyzontu.
Intensywność kolorów zależy od stanu powietrza. Cząstki pyłu, dymu czy drobinki wody mogą wzmacniać lub osłabiać barwy, a chmury działają jak ekran, który odbija czerwone światło i dodaje zachodowi głębi. Dlatego żaden zachód nie wygląda tak samo. Nie ma jednej prostej reguły, że dany stan powietrza zawsze daje spektakularne barwy, więc najlepiej po prostu obserwować.
Proste doświadczenie i wskazówki do obserwacji
Zjawisko można odtworzyć w domu. Potrzebna jest przezroczysta szklanka z wodą, mleko i latarka.
- Nalej do szklanki wody i dodaj dosłownie kilka kropel mleka, tak by woda była lekko mętna.
- Zgaś światło w pomieszczeniu i poświeć latarką przez szklankę.
- Spójrz na szklankę z boku. Smuga światła powinna wyglądać lekko niebieskawo.
- Spójrz na światło latarki przez szklankę od drugiej strony. Powinno wydawać się bardziej żółte lub pomarańczowe.
Drobinki mleka rozpraszają światło niebieskie na boki, a to, co przechodzi na wylot, jest czerwieńsze. To uproszczony model, ale dobrze pokazuje ideę.
Kilka wskazówek na zewnątrz
- Najlepszych kolorów szukaj tuż przed zachodem i chwilę po nim, a także o świcie.
- Obserwuj niebo po stronie przeciwnej do Słońca. Często pojawia się tam delikatny różowawy pas.
- Nigdy nie patrz bezpośrednio w Słońce, także przez lornetkę, aparat czy teleskop bez odpowiedniej osłony. Grozi to uszkodzeniem wzroku.
- Przy fotografowaniu zachodu ustaw ekspozycję tak, by nie prześwietlić nieba. Zdjęcie często wygląda lepiej, gdy jest nieco ciemniejsze.
Następnym razem, gdy zobaczysz błękitne niebo albo czerwony zachód, będziesz wiedzieć, że oglądasz to samo zjawisko, tylko pod innym kątem i przez inną grubość atmosfery.
