Zakaj je nebo modro?

Ko sončeva svetloba prehaja skozi atmosfero, se razprši, nebo pa dobi svojo prepoznavno barvo.

Čudovito modro nebo je marsikomu zagotovo vir navdiha. A zakaj je modro? In nenazadnje, zakaj je sončni zahod rdeč? Če ste pri učnih urah naravoslovja sedeli na ušesih, je zdaj čas, da luknjasto znanje izpopolnite.

Vsega je krivo sonce oziroma njegova svetloba. Ta, kot vemo, potuje nemoteno – ker v vesolju ni atmosfere – proti Zemlji. Potuje, potuje, … vse dokler v zemeljski atmosferi fotoni svetlobe ne trčijo ob molekule plina (predvsem kisik in dušik), ki pa svetlobo razpršijo.

 

 

 

Svetloba, ki jo sicer vidimo kot belo, sestavljajo množice barv: od rdeče, oranžne, rumene, zelene, modre, indigo do vijolične. Med njimi imavsaka svojo valovno dolžino.

V smeri od rdeče proti vijolični se valovanje spreminja od daljših do krajših valovnih dolžin. Rdeča ima tako dolgo valovno dolžino, vijolična ali modra pa krajšo, zato se za kar desetkrat bolj razprši kot rdeča barva. Strokovno se to imenujeRayleighevo sipanje.

Bela svetloba, ki gre skozi atmosfero oziroma njen plinski ovoj, se najbolje razprši v modrem območju spektra in zato vidimo nebo modro. Pri tem velja tudi, da je valovna dolžina modre barve večja od molekul plina, ki barvo razpršijo. Svetloba ostalih valovnih dolžin, denimo rdeče, se zato razprši mnogo slabše.

Ko sončna svetloba s kratko valovno dolžino prehaja skozi atmosfero, jo molekule plinov absorbirajo in razpršijo v modro barvo, sam žarek pa s približevanjem Zemlji postaja vedno bolj rdečkast (bel- rumen – oranžen – rdeč).

Sončni zahod vidimo zato rdeče, ker sončna svetloba prepotuje daljšo pot skozi atmosfero, kot če je sonce visoko na nebu. Ko smo jo sposobni videti, je modra barva že tako razpršena, da oko zazna le še rdeče-oranžno svetlobo (odsotnost modre barve v beli svetlobi). Sončni zahodi pa so bolj barviti od vzhodov, ker je zvečer zrak manj čist in je v zraku več delcev.

In še za konec. Vijolična ima sicer krajšo valovno dolžino kot modra in je torej najbolj razpršena bo nebu, a zakaj vidimo nebo modro in ne vijolično? Odgovor je precej enostaven: ker naše oči lažje zaznajo modro barvo oziroma ker UV spektra ne vidijo dobro.

Če opazujemo nebo, vidimo, da je po dežju bolj modro, ker vodne kapljice na poti do zemlje odplaknejo razne drobne delce in se svetloba tako lepše razprši. V krajih, kjer je zrak bolj čist je nebo bolj modro (npr. v hribih), na morju pa je zaradi soli v zraku, barva neba malo drugačne modre barve, kot doma na celini.

***

Ampak včasih nam tudi ni treba vsega razumeti. Raje uživajmo ob igri barv.

***

Vabimo pa vas k novem sodelovanju. Pošljite nam vprašanje in mi bomo za vas poiskali odgovor. Upamo, da se bomo ob tem skupaj kar najbolj zabavali in tudi kaj novega naučili.

 

Bolj fizikalno podrobna razlaga:

Svetloba se pri potovanju skozi plin malo razprši. Zanimiva lastnost sipanja svetlobe na molekulah v plinu je, da se v njih svetloba s krajšo valovno dolžino razprši bolj od tiste z daljšo. Tako sipanje imenujemo Rayleighevo in je značilno za primer, ko je valovna dolžina sipane svetlobe mnogo večja od dimenzije sipalca (v našem primeru molekule v zraku). Pri Rayleighevem sipanju se tako modra svetloba razprši bolj kot rdeča. Če posvetimo z belim žarkom (v beli svetlobi so vse barve zastopane enako) skozi plin, se iz njega najbolj razprši modra svetloba, zato žarek postaja vedno bolj rdečkast, plin pa je od daleč videti modrikast:

sipanje

Z našim nebom se dogaja natanko isto. Na poti skozi atmosfero se modra sveloba siplje bolj kot rdeča. Modra barva neba ni torej nič drugega kot na molekulah v zraku razpršena sončna svetloba.

nebo

S tem pojavom si lahko razložimo tudi, zakaj je zahajajoče sonce rdeče. Ob sončnem zahodu je pot žarkov skozi atmosfero veliko daljša kot čez dan. Modra svetloba se razprši in v žarkih z zahajajočega Sonca ostane pretežno le še rdečkasta svetloba. Sonce zato ob zahodu vidimo rdeče. Poleg molekul zraka razpršijo svetlobo tudi razni prašni delci, ki se nahajajo v zraku. Le ti lahko svetlobo sipljejo različno, glede na to kako veliki so, in zato morda niti ne ubogajo frekvenčne odvisnosti za Rayleighevo sipanje. V glavnem pa velja, da so sončni zahodi in sončni vzhodi še posebno intenzivni po velikih vulkanskih izbruhih, ko se poveča število prašnih delcev v atmosferi. Barvni vzorci, ki jih vidimo pri posameznem sončnem zahodu pa so posledica skupnega učinka Rayleighovega sipanja in sipanja na prašnih delcih, ki se tedaj nahajajo v zraku.


Za res najbolj natančne še nekaj podatkov:

Za tako imenovano “Rayleighevo sipanje” svetlobe na sipalcih, ki so manjši kot je valovna dolžina same svetlobe, velja, da je jakost sipanja obratno sorazmerna s četrto potenco valovne dolžine:

 

jakost sipanja je sorazmerna 1

l4

 

Valovna dolžina modre svetlobe je približno 420nm, rdeče pa 750 nm, zato se modra svetloba siplje približno 10 krat bolj od rdeče:

 

jakost sipanja modre
—————————–
jakost sipanja rdeče
= ( lrdeča
———
lmodra
)4 = ( 750nm
———
420nm
)4 =10

 

Tadej M.

Komentarji

Komentarji

Dodaj odgovor