Prečo je obloha modrá - je veľmi ťažké nájsť odpoveď na tak jednoduchú otázku. Najlepšie riešenie problému navrhol anglický fyzik Lord John Rayleigh asi pred 100 rokmi.
Ale začnime znova. Takže farba oblohy by mala byť rovnaká, ale stále je modrá. Čo sa stane s bielym svetlom v zemskej atmosfére?
Slnečné lúče
Skutočná farba slnečných lúčov je biela. Biele svetlo je zmes farebných lúčov. Pomocou hranolu môžeme vytvoriť dúhu. Hranol rozdelí biely lúč na farebné pruhy: červená, oranžová, žltá, zelená, modrá, modrá a fialová. Tieto lúče sa znovu spoja a vytvárajú biele svetlo. Dá sa predpokladať, že slnečné svetlo sa najskôr rozdelí na farebné komponenty. Potom sa niečo stane a iba modrý lúč sa dostane na zemský povrch.
Hypotézy predložené v rôznych časoch
Existuje niekoľko možných vysvetlení. Vzduch obklopujúci Zem je zmesou plynov: dusík, kyslík, argón a ďalšie. V atmosfére sú tiež prítomné vodné pary a kryštály ľadu. Vo vzduchu je suspendovaný prach a iné malé častice. V hornej atmosfére je vrstva ozónu. Mohol by to byť dôvod?
Niektorí vedci verili, že molekuly ozónu a vody absorbujú červené lúče a prenášajú modré. Ukázalo sa však, že v atmosfére jednoducho nie je dosť ozónu a vody, aby sa obloha zmenila na modrú.
V roku 1869 Angličan John Tyndall navrhol, že prach a ďalšie častice rozptyľujú svetlo.Modré svetlo je rozptýlené v najmenšom rozsahu a prechádza cez vrstvy takýchto častíc a dosahuje povrch Zeme. Vo svojej laboratóriu vytvoril model smogu a zapálil ho jasným bielym lúčom. Smog sa zmenil na tmavo modrý.
Tyndall sa rozhodol, že ak by bol vzduch úplne čistý, nič by rozptyľovalo svetlo a mohli by sme obdivovať jasnú bielu oblohu. Lord Rayleigh tiež podporil túto myšlienku, ale nie dlho. V roku 1899 publikoval svoje vysvetlenie: je to vzduch, nie prach alebo dym, ktorý zafarbí modrú oblohu.
Vzťah farby a vlnovej dĺžky
Časť slnečných lúčov prechádza medzi molekulami plynu, bez zrážok s nimi a bez zmien dosahuje povrch Zeme. Druhá, najviac absorbovaná molekulami plynu. Keď sú fotóny absorbované, molekuly sú excitované, to znamená nabité energiou, a potom ich opäť emitujú vo forme fotónov. Tieto sekundárne fotóny majú rôzne vlnové dĺžky a môžu mať akúkoľvek farbu - od červenej po fialovú.
Rozptyľujú sa všetkými smermi: na Zem, na Slnko a do strán. Lord Rayleigh navrhol, že farba emitovaného lúča závisí od prevahy quanty jednej alebo druhej farby v lúči. Keď sa molekula plynu zráža s fotónmi slnečného svetla, má jedno modré sekundárne kvantum osem modrých kvantov.
Aký je výsledok? Intenzívne modré svetlo nás doslova nalieva zo všetkých strán z miliárd molekúl atmosférických plynov. S týmto svetlom sa zmiešajú fotóny iných farieb, takže nemá čistý modrý odtieň.
Prečo je obloha modrá - odpoveď
Predtým, ako sa ľudia dostanú na povrch Zeme, kde ju ľudia môžu premýšľať, musí prechádzať cez celú vzduchovú vrstvu planéty. Svetlo má široké spektrum, v ktorom stále vynikajú základné farby a odtiene dúhy. Z tohto spektra má červená najdlhšiu svetelnú vlnu, zatiaľ čo fialová má najkratšiu. Pri západe slnka sa slnečný disk začervenáva rýchlo a ponáhľa sa bližšie k obzoru.
V tomto prípade musí svetlo prekonať stále sa zväčšujúcu hrúbku vzduchu a časť vĺn sa stráca. Prvá fialová zmizne, potom modrá, azúrová. Najdlhšie červené vlny naďalej prenikajú na povrch Zeme do posledného, a preto slnečný disk a halo okolo neho až do poslednej chvíle majú načervenalé odtiene.
Aké zmeny večer?
Bližšie k západu slnka sa Slnko ponáhľa k obzoru, čím nižšie padá, tým rýchlejšie sa večer blíži. V takýchto okamihoch sa atmosférická vrstva, ktorá oddeľuje pôvodné slnečné svetlo od zemského povrchu, začína kvôli uhlu sklonu prudko zvyšovať. V určitom okamihu zhustená vrstva prestane prenášať ďalšie červené vlny okrem červených a v tom okamihu obloha zmení farbu. Modrá už nie je prítomná, je absorbovaná pri prechode atmosférou.
Zaujímavý fakt: pri západe slnka prechádza slnko a obloha celá škála odtieňov - pretože jeden alebo druhý z nich prestáva prechádzať atmosférou. To isté možno pozorovať v čase východu slnka, príčiny oboch javov sú rovnaké.
Čo sa stane, keď vyjde slnko?
Pri východe slnka prechádzajú slnečné lúče rovnakým procesom, ale v opačnom poradí. To znamená, že prvé lúče prechádzajú atmosférou pod silným uhlom, k povrchu sa dostane iba červené spektrum. Východ slnka sa preto spočiatku leskne červenou farbou. Potom, ako sa mení svitanie a uhol, začnú prechádzať vlny iných farieb - obloha sa zmení na oranžovú a potom sa stane obvyklou modrou. Pozoruje sa poldenná tmavomodrá obloha a potom sa večer opäť začne meniť na purpurovú. Na jednej strane oblohy, ďaleko od slnka, sa pozoruje modro-čierny odtieň, ale čím bližšie k zapadajúcemu slnku, tým viac červených odtieňov je možné pozorovať pri obzore, až kým slnko úplne nezmizne.
Takéto farebné javy sa pozorujú všade. Slnko začervená, rovnako ako oblasti oblohy blízko neho, a to na rovníku aj na póloch. Tento jav je viditeľný na celej planéte. Niekedy majú západy slnka alebo východ slnka viac sýtej červenej farby, je to kvôli stavu atmosféry, prítomnosti aerosólov alebo suspenzií. V iných prípadoch nie je farba tak výrazná, miernejšia. Existujú ľudové znaky, ktoré vám umožňujú určiť počasie nasledujúci deň podľa odtieňov západu slnka - ľudia sa naučili analyzovať farby a s väčšou alebo menšou presnosťou predpovedať stav atmosféry.
Červená farba západu slnka je teda spôsobená tým, že vo veľkom uhle atmosférou prechádzajú iba červené farby slnečného spektra s najdlhšou vlnovou dĺžkou. Červená farba svitania je spojená s rovnakým faktorom.Zvyšok dňa je obloha modrá, pretože tento odtieň je schopný utopiť iné spektrum a má najväčšiu schopnosť rozptýliť sa.