Alíkovina

Proč je obloha modrá?

vydáno  •  Příroda
Určitě jste si už někdy všimli, že obloha bývá většinou modrá. Ale proč je modrá? A souvisí to nějak s barvou zapadajícího Slunce?

Abychom vysvětlili, proč je obloha modrá, musíme si napřed povědět něco o světle.

Bílé světlo ve skutečnosti není jednobarevné, ale skládá se ze všech barev a dá se na všechny barvy zase rozložit. To se stává například když při dešti svítí slunce, kdy se někdy v důsledku lomu světla na vodních kapkách objeví duha. Ale i když neprší, můžeme si, když svítí slunce, malou jakoby duhu udělat například pomocí šikmé hrany průhledného pravítka. Barvy v duze jsou srovnány v pořadí: Červená, oranžová, žlutá, zelená, modrá, fialová.

Světlo je elektromagnetické vlnění s vlnovou délkou asi tak 400 až 800 nanometrů (nm), tedy 0,4 až 0,8 mikrometrů. To zhruba znamená, že těch vlnových délek se do jednoho milimetru vejde asi dva tisíce. Delší vlnovou délku (kolem 800 nm) má červené světlo, kratší vlnovou délku (kolem 400 nm) má modré a fialové světlo.

Sluneční světlo, které přichází do atmosféry, se z větší části šíří přímočaře. Ale část světla se rozptyluje, to znamená, že se jeho směr mění. A část světla se pohlcuje, což znamená, že úplně zaniká a mění se v teplo. Té části světla, která prochází atmosférou beze změny, se říká přímé sluneční záření, a tomu, které v atmosféře změnilo směr, se říká rozptýlené sluneční záření. Rozptýlené světlo je velice důležité; kdyby nebylo, byla by ve stínu (například domů, kopců) tma i ve dne. To, že i ve stínu je normálně vidět, je umožněno rozptýleným slunečním světlem.

Světlo se v atmosféře rozptyluje na částicích. Například na vodních kapičkách nebo ledových krystalcích; když je jich hodně, je to mlha nebo mrak a v takovém případě se rozptyluje všechno světlo a přímé sluneční záření na zem vůbec nedopadá, zůstává jen rozptýlené. Světlo se však rozptyluje i při zcela čistém vzduchu. Pak jde o takzvaný molekulární rozptyl; světlo se rozptyluje na molekulách vzduchu. Molekulární rozptyl, tedy rozptyl na částicích menších než je vlnová dálka, má však tu zajímavou vlastnost, že kratší vlnové délky se rozptylují výrazně více než delší. Proto se při molekulárním rozptylu světla v čistém vzduch nejvíce rozptylují nejkratší vlnové délky viditelného světla, tedy modré světlo. A proto rozptýlené sluneční světlo v čistém vzduchu je modré, a obloha se nám proto jeví modrá. Přímé sluneční světlo je naopak o část modré složky ochuzeno a je tedy zabarveno lehce do žluta.

Obsahuje-li vzduch nějaké částice větší než vlnová délka světla (například prach, pouštní písek, krystalky soli z moře, kouř, vodní kapičky či ledové krystalky), pak na nich se rozptylují všechny barvy stejně, nejen modrá, a v případě takto znečištěného vzduchu pak obloha není jasně modrá, ale je bledší nebo bělejší. A je-li zataženo, jeví se obloha úplně bílá nebo šedivá.

A co barva zapadajícího slunce? Při západu slunce koná sluneční světlo v atmosféře mnohem delší dráhu a je tedy vzduchem mnohem více ovlivněno. Mnohem větší část světla je rozptýlena a přímého světla je mnohem méně, někdy i tak málo, že se do zapadajícího slunce dá bez nebezpečí dívat. Při takto dlouhé cestě slunečního světla atmosférou se rozptýlí nejen nejkrátkovlnnější modré světlo, ale zčásti i zelené, a v přímém slunečním záření převládá světlo o nejdelší vlnové délce, což je červená. Proto se zapadající (a vycházející) slunce jeví zbarvené až do červena.

A to souvisí i s dopravou. Právě proto, že červené světlo prochází atmosférou nejlépe, je na semaforech i jinde jako výstražná barva používána právě červená - protože tato barva je vidět z největší dálky, právě proto, že nejlépe prochází atmosférou.

V atmosféře se vyskytuje ještě mnohem víc zajímavých barevných jevů, ale to by bylo na dlouho a přesahovalo by to rozsah tohoto článku. Teď jsme si vysvětlili, že modrá barva oblohy a červená barva zapadajícího slunce je způsobena tím, že molekulární rozptyl světla nejvíc rozptyluje krátké vlnové délky (modrou) a nejméně delší vlnové délky (červenou).

Další obrázky zapadajícího a vycházejícího slunce a barevné oblohy si můžete prohlédnout ZDE a nebo ZDE.

Autor: