Miért kék az ég?

Az ég kékje: Több mint Rayleigh-szórás

A ragyogó kék égbolt látványa mindannyiunk számára ismerős, mégis kevesen gondolnak bele, milyen fizikai folyamatok állnak e jelenség mögött. A köztudatban a Rayleigh-szórás a magyarázat, és valóban, ez a főszereplő, de a történet ennél árnyaltabb. A Rayleigh-szórás leegyszerűsítve azt jelenti, hogy a légkörben lévő apró részecskék – főként nitrogén- és oxigénmolekulák – a napfény rövidebb hullámhosszú, kék komponensét erősebben szórják, mint a hosszabb hullámhosszú vöröset. Ezáltal a kék fény minden irányba szétszóródik, “befestve” az eget.

De miért pont kék? A szórás intenzitása a hullámhossz negyedik hatványával fordítottan arányos. Ez azt jelenti, hogy a kétszer rövidebb hullámhosszú ibolya fény elméletileg 16-szor erősebben szóródik, mint a vörös. Akkor miért nem ibolya az ég? Ennek több oka is van. Először is, a napfény spektrumában kevesebb az ibolya, mint a kék fény. Másodszor, szemünk érzékenyebben reagál a kékre, mint az ibolyára. Harmadszor, a légkörben zajló egyéb folyamatok, mint például az ózon általi elnyelés, szintén befolyásolják a látott színt.

A Rayleigh-szórás mellett más tényezők is szerepet játszanak az ég színének kialakításában. A levegőben lévő nagyobb részecskék, mint például a por, a vízcseppek vagy a jégkristályok, a Mie-szórásnak nevezett jelenséget okozzák. Ez a szórásfajta kevésbé függ a hullámhossztól, ezért a szórt fény fehéresebb. Ez magyarázza, miért tűnik az ég világosabbnak, sőt fehéresnek párás, poros levegőben.

A napszak is befolyásolja az ég színét. Napkeltekor és napnyugtakor a napsugarak hosszabb utat tesznek meg a légkörben, mielőtt elérnék a szemünket. Ennek következtében a kék fény nagyrészt szétszóródik, és a hosszabb hullámhosszú vörös és narancs színek válnak dominánssá, létrehozva a lenyűgöző naplementéket és napfelkeltéket.

Tehát az ég kékjének titka a Rayleigh-szórásban rejlik, de a teljes kép ennél összetettebb. A légkör összetétele, a napfény spektruma, a szemünk érzékenysége és a napszak mind hozzájárulnak ahhoz a csodálatos látványhoz, amit nap mint nap megcsodálhatunk.