De lucht op aarde is paars, maar wij zien hem als blauw

Credit: Pixelbay gebruiker LalalaB. (CC0 Public Domain)

Waarom is de lucht blauw? Het is een veelgestelde vraag door kinderen, en het simpele antwoord is dat blauw licht meer verstrooid wordt door onze atmosfeer dan rood licht, vandaar de blauwe lucht. Dat is in principe waar, maar waarom zien we dan geen violette lucht?

De blauwe lucht die we waarnemen hangt af van twee factoren: hoe het zonlicht reageert met de atmosfeer van de aarde, en hoe onze ogen dat licht waarnemen.

Wanneer licht reageert met onze atmosfeer kan het verstrooien, vergelijkbaar met de manier waarop een biljartbal tegen een andere bal kan botsen, waardoor ze in verschillende richtingen gaan. De belangrijkste vorm van atmosferische verstrooiing staat bekend als Rayleigh-verstrooiing. Als je je fotonen voorstelt die weerkaatsen op luchtmoleculen, dan is dat een ruwe benadering. Maar fotonen en luchtmoleculen zijn geen biljartballen, dus er zijn verschillen. Een daarvan is dat de hoeveelheid verstrooiing afhangt van de golflengte (of kleur) van het licht. Hoe korter de golflengte, hoe meer het licht verstrooit. Aangezien de regenboog van kleuren, van rood naar violet, overeenkomt met golflengten van licht van lang naar kort, worden de kortere blauwe golflengten meer verstrooid. Onze hemel ziet er dus blauw uit door al het verstrooide blauwe licht. Dit is ook de reden waarom zonsondergangen rood kunnen lijken. Blauw licht wordt weggestrooid, waardoor de zonsondergang er rood uitziet.

Maar als dat zo is, waarom is de lucht dan niet violet? Zeker, blauw licht wordt meer verstrooid dan rood of groen, maar violet licht heeft een nog kortere golflengte, dus violet zou meer verstrooid moeten worden dan blauw. Zou de lucht dan niet violet moeten lijken, of op zijn minst violetblauw? Het blijkt dat onze hemel violet is, maar blauw lijkt door de manier waarop onze ogen werken.

menselijk oog. Credit: Wikipedia

We zien geen afzonderlijke golflengtes. In plaats daarvan hebben de netvliezen van onze ogen drie typen kleurgevoelige cellen die kegeltjes worden genoemd. Eén type is het gevoeligst voor rode golflengtes, terwijl de andere twee het gevoeligst zijn voor groene en blauwe golflengtes. Wanneer we naar iets kijken en het licht op ons netvlies valt, kunnen onze hersenen aan de hand van de sterkte van het signaal van elk type kegeltje bepalen welke kleuren we zien. Deze kleuren komen ruwweg overeen met de golflengten die wij zien, maar er zijn subtiele verschillen. Hoewel elk kegeltype zijn piekgevoeligheid heeft bij rood, groen of blauw, detecteren ze ook licht van andere kleuren. Licht met “blauwe” golflengten stimuleert blauwe kegeltjes het meest, maar ze stimuleren ook rood en groen een klein beetje. Als het echt blauw licht was dat het meest verstrooid werd, dan zouden we de lucht zien als een beetje groenig blauw.

We zien de groenige tint echter niet, vanwege het violette licht van de lucht. Violet wordt het meest verstrooid door de atmosfeer van de aarde, maar de blauwe kegeltjes in onze ogen zijn er niet zo gevoelig voor. Hoewel onze rode kegeltjes niet goed zijn in het zien van blauw of violet licht, zijn ze iets gevoeliger voor violet dan onze groene kegeltjes. Als alleen violette golflengten werden verstrooid, dan zouden we violet licht zien met een roodachtige tint. Maar als je het blauwe en violette licht van de hemel combineert, zijn de groenachtige zweem van blauw en de roodachtige zweem van violet ongeveer gelijk, en vallen ze weg. Dus wat wij zien is een lichtblauwe hemel.

Wat de golflengten betreft, is de hemel op aarde in werkelijkheid blauwachtig violet. Maar door onze ogen zien we het als lichtblauw.

Kijk op mijn website.