Kredit: Pixelbay-användaren LalalaB. (CC0 Public Domain)
Varför är himlen blå? Det är en vanlig fråga som ställs av barn, och det enkla svaret är att blått ljus sprids mer av vår atmosfär än rött ljus, därav den blå himlen. Det är i princip sant, men varför ser vi då inte en violett himmel?
Den blå himmel vi observerar beror på två faktorer: hur solljuset interagerar med jordens atmosfär och hur våra ögon uppfattar ljuset.
När ljuset interagerar med vår atmosfär kan det spridas, på samma sätt som en biljardkula kan kollidera med en annan, vilket gör att de går iväg åt olika håll. Den huvudsakliga formen av atmosfärisk spridning är känd som Rayleighspridning. Om du föreställer dig fotoner som studsar mot luftmolekyler är det en grov approximation. Men fotoner och luftmolekyler är inte biljardbollar, så det finns skillnader. En av dessa är att mängden spridning beror på ljusets våglängd (eller färg). Ju kortare våglängden är, desto mer sprids ljuset. Eftersom regnbågens färger som går från rött till violett motsvarar ljusets våglängder som går från långt till kort, sprids de kortare blå våglängderna mer. Vår himmel ser alltså blå ut på grund av allt det spridda blå ljuset. Detta är också anledningen till att solnedgångar kan se röda ut. Blått ljus sprids bort och lämnar en rödaktig solnedgång.
Men om så är fallet, varför är himlen då inte violett? Visst, blått ljus sprids mer än rött eller grönt, men violett ljus har en ännu kortare våglängd, så violett borde spridas mer än blått. Borde inte himlen vara violett, eller åtminstone violettblå? Det visar sig att vår himmel är violett, men den verkar blå på grund av hur våra ögon fungerar.
det mänskliga ögat. Credit: Wikipedia
Vi ser inte enskilda våglängder. Istället har näthinnan i våra ögon tre typer av färgkänsliga celler som kallas kottar. Den ena typen är mest känslig för röda våglängder, medan de andra två är mest känsliga för gröna och blå våglängder. När vi tittar på något och ljuset träffar vår näthinna, gör signalstyrkan från varje typ av kotte det möjligt för våra hjärnor att avgöra vilka färger vi ser. Dessa färger motsvarar ungefär de faktiska våglängder vi ser, men det finns subtila skillnader. Även om varje typ av kotte har sin högsta känslighet vid rött, grönt eller blått, upptäcker de även ljus i andra färger. Ljus med ”blå” våglängder stimulerar blå kottar mest, men de stimulerar också rött och grönt lite grann. Om det verkligen var blått ljus som spreds mest, skulle vi se himlen som något grönblå.
Vi ser dock inte den grönaktiga nyansen på grund av himlens violetta ljus. Violett sprids mest av jordens atmosfär, men de blå kottarna i våra ögon är inte lika känsliga för det. Även om våra röda kottar inte är bra på att se blått eller violett ljus är de lite känsligare för violett än våra gröna kottar. Om endast violetta våglängder spreds skulle vi se violett ljus med en rödaktig nyans. Men när man kombinerar himlens blå och violetta ljus är det blåa ljusets grönaktiga nyans och det violetta ljusets rödaktiga nyans ungefär lika stora och tvättas ut. Så vad vi ser är en blekblå himmel.
Så långt som våglängderna sträcker sig är jordens himmel verkligen blåviolett. Men på grund av våra ögon ser vi den som blekblå.
Kolla in min webbplats.
Jag är astrofysiker, professor och författare. Du kan hitta det mesta av mitt arbete på briankoberlein.com