Credit: Pixelbay felhasználó LalalaB. (CC0 Public Domain)
Miért kék az ég? Ezt a kérdést gyakran kérdezik a gyerekek, és az egyszerű válasz az, hogy a kék fényt a légkörünk jobban szórja, mint a vörös fényt, ezért kék az égbolt. Ez alapvetően igaz, de akkor miért nem látunk lila eget?
Az általunk megfigyelt kék égbolt két tényezőtől függ: attól, hogy a napfény hogyan lép kölcsönhatásba a Föld légkörével, és hogy a szemünk hogyan érzékeli ezt a fényt.
Amikor a fény kölcsönhatásba lép a légkörünkkel, szóródhat, hasonlóan ahhoz, ahogyan az egyik biliárdgolyó ütközik a másikkal, és különböző irányokba repülnek. A légköri szóródás fő formája a Rayleigh-szórás. Ha elképzeljük, hogy a fotonok visszapattannak a levegő molekuláiról, ez egy durva közelítés. De a fotonok és a levegőmolekulák nem biliárdgolyók, tehát vannak különbségek. Az egyik ilyen különbség az, hogy a szórás mértéke a fény hullámhosszától (vagy színétől) függ. Minél rövidebb a hullámhossz, annál jobban szóródik a fény. Mivel a szivárvány színei a vöröstől az ibolyaszínig a hosszútól a rövidig terjedő hullámhosszú fénynek felelnek meg, a rövidebb kék hullámhosszú fényt jobban szórják. Így az égboltunk a szórt kék fény miatt kéknek tűnik. Ez az oka annak is, hogy a naplemente vörösnek tűnhet. A kék fény szétszóródik, így a naplemente vörösesnek tűnik.
De ha ez így van, akkor miért nem lila az égbolt? Persze, a kék fény jobban szóródik, mint a vörös vagy a zöld, de az ibolya fénynek még rövidebb a hullámhossza, így az ibolyának jobban kellene szóródnia, mint a kéknek. Nem kellene az égboltnak lilának, vagy legalábbis liláskéknek tűnnie? Kiderült, hogy az égboltunk lila, de a szemünk működése miatt kéknek tűnik.
emberi szem. Credit: Wikipedia
Az egyes hullámhosszakat nem látjuk. Ehelyett a szemünk retináján háromféle színérzékeny sejt található, amelyeket kúpoknak nevezünk. Az egyik típus a vörös hullámhosszra, míg a másik kettő a zöld és a kék hullámhosszra a legérzékenyebb. Amikor ránézünk valamire, és a fény a retinánkra esik, az egyes kúptípusok jelének erőssége lehetővé teszi az agyunk számára, hogy meghatározza az általunk látott színeket. Ezek a színek nagyjából megfelelnek az általunk látott tényleges hullámhosszoknak, de vannak finom különbségek. Bár minden egyes kúptípus érzékenysége a vörös, a zöld vagy a kék színben éri el a csúcspontját, más színek fényét is érzékelik. A “kék” hullámhosszúságú fény a kék kúpokat stimulálja leginkább, de a vörös és a zöld is csak egy kicsit. Ha valóban a kék fény szóródna leginkább, akkor az eget enyhén zöldeskéknek látnánk.
A zöldes árnyalatot azonban nem látjuk, mert az égbolt ibolyántúli fénye miatt. Az ibolyánt szórja leginkább a Föld légköre, de a szemünk kék kúpjai nem olyan érzékenyek rá. Míg a vörös kúpjaink nem látják jól a kék vagy az ibolyántúli fényt, az ibolyántúlira valamivel érzékenyebbek, mint a zöld kúpjaink. Ha csak az ibolyántúli hullámhosszak szóródnának, akkor az ibolyántúli fényt vöröses árnyalattal látnánk. De amikor az ég kék és ibolya fényét kombináljuk, a kék zöldes árnyalata és az ibolya vöröses árnyalata nagyjából egyforma, és összemosódik. Tehát amit látunk, az egy halványkék égbolt.
A hullámhosszakat tekintve a földi égbolt valóban kékeslila. De a szemünk miatt halványkéknek látjuk.
Nézze meg a weboldalamat.
Asztrofizikus, professzor és szerző vagyok. Munkáim nagy részét a briankoberlein.com