Zašto je nebo plavo?

Šta se dešava?

Sunčeva svetlost sadrži mnogo boja. Kada uđe u atmosferu, sudara se sa molekulima vazduha.

Bela Sunčeva svetlost izgleda kao jedna boja, ali se sastoji od čitavog niza boja. To se lepo vidi kada kapljice kiše razdvoje svetlost u dugu. Dok zraci putuju kroz atmosferu, nailaze na molekule azota i kiseonika. Ti molekuli su mnogo manji od talasnih dužina vidljive svetlosti, pa rasipaju pojedine boje različitom jačinom.

Kako i zašto?

Kraće talasne dužine, među kojima je plava, rasipaju se snažnije od crvene. Zato plava svetlost stiže do nas iz mnogo pravaca.

Plava svetlost ima kraću talasnu dužinu od crvene i u čistom vazduhu rasipa se snažnije. Zato, kada pogledamo deo neba koji nije neposredno uz Sunce, do oka nam stiže plava svetlost iz raznih pravaca. Ljubičasta ima još kraću talasnu dužinu, ali je u Sunčevoj svetlosti ima manje, a naše oči su za nju slabije osetljive. Nebo zato obično doživljavamo kao plavo.

Kako ovo znamo?

Rasipanje se može meriti u laboratoriji, a isto objašnjenje predviđa crvenkaste zalaske Sunca.

Ovo objašnjenje ne zavisi samo od toga kako nebo izgleda. Fizičari mogu izmeriti zavisnost rasipanja od talasne dužine i izračunati koje boje će dominirati. Isti model objašnjava zašto Sunce pri zalasku često izgleda crveno ili narandžasto: svetlost tada prolazi duži put kroz atmosferu, pa se mnogo plave svetlosti raspe pre nego što direktan zrak stigne do nas.

Zašto je ovo važno?

Isti princip pomaže nam da tumačimo svetlost koja prolazi kroz atmosfere drugih planeta.

Boja neba menja se i zbog prašine, dima i kapljica vode u vazduhu, koje svetlost rasipaju drugačije od pojedinačnih molekula. Razumevanje tog procesa pomaže meteorolozima i astronomima da pravilno tumače merenja svetlosti. Kada posmatramo atmosferu druge planete, slični principi mogu otkriti nešto o njenim česticama i gasovima.

Zašto zalazak izgleda drugačije?

Bela Sunčeva svetlost je mešavina talasnih dužina koje naše oko opaža kao različite boje. Molekuli azota i kiseonika mnogo su manji od talasne dužine vidljive svetlosti. U tom režimu, koji se zove Rejlijevo rasipanje, intenzitet rasipanja približno raste kada se talasna dužina smanjuje na četvrti stepen. Zato se plava svetlost rasipa mnogo jače od crvene. I ljubičasta se snažno rasipa, ali Sunce je daje manje, a ljudsko oko je slabije registruje.

Kad gledamo deo neba udaljen od Sunca, do nas dolazi svetlost koja je promenila pravac na molekulima vazduha; zato tamo preovlađuju kraće talasne dužine. Pri izlasku i zalasku Sunčevi zraci putuju kroz mnogo deblji sloj atmosfere. Veći deo plave svetlosti raspe se iz direktnog snopa, pa preostala svetlost izgleda narandžasto ili crveno. Prašina, aerosoli, oblaci i zagađenje mogu dodatno promeniti nijanse, ali osnovni mehanizam ostaje isti.

Ovo objašnjenje može se proveriti i matematički i merenjem spektra svetlosti iz različitih pravaca. Poređenje vedrog dana, maglovitog dana i zalaska pokazuje zašto je važna veličina čestica: veće kapljice i prašina rasipaju boje drugačije od molekula vazduha. Zbog toga su oblaci uglavnom beli, a ne plavi. Isti postupak razmišljanja pomaže astronomima da iz promene svetlosti zaključuju kakve čestice i gasove sadrže atmosfere drugih svetova.

Još jedan važan detalj

Nebo na drugim planetama ne mora biti plavo. Boja zavisi od zvezdane svetlosti, gasova i veličine čestica u atmosferi. Na primer, veoma gusti oblaci mogu potpuno sakriti plavu boju čak i kad atmosfera sadrži molekule koji rasipaju kratke talasne dužine. Na Zemlji se razlika vidi već između vedrog i maglovitog dana. Jednostavan kućni ogled sa snopom svetla i malo mleka u vodi može pokazati promenu boje kroz zamućenu tečnost, ali mlečne kapljice nisu isto što i molekuli vazduha. Zato je ogled analogija, a ne tačna kopija atmosfere. Dobro naučno objašnjenje navodi i gde analogija prestaje da važi.