Waarom de lucht blauw is - het is erg moeilijk om het antwoord te vinden op zo'n simpele vraag. De beste oplossing voor het probleem werd ongeveer 100 jaar geleden voorgesteld door de Engelse natuurkundige Lord John Rayleigh.
Maar laten we opnieuw beginnen. De kleur van de lucht zou dus hetzelfde moeten zijn, maar hij is nog steeds blauw. Wat gebeurt er met wit licht in de atmosfeer van de aarde?
Zonnestralen
De echte kleur van de zonnestralen is wit. Wit licht is een mengsel van gekleurde stralen. Met een prisma kunnen we een regenboog maken. Prisma splitst een witte straal in gekleurde strepen: rood, oranje, geel, groen, blauw, blauw en violet. Deze stralen vormen samen weer wit licht. Aangenomen kan worden dat zonlicht zich eerst opsplitst in gekleurde componenten. Dan gebeurt er iets en bereiken alleen de blauwe stralen het aardoppervlak.
Hypothesen die op verschillende tijdstippen naar voren zijn gebracht
Er zijn verschillende mogelijke verklaringen. De lucht rond de aarde is een mengsel van gassen: stikstof, zuurstof, argon en andere. In de atmosfeer bevinden zich nog steeds waterdamp en ijskristallen. Stof en andere kleine deeltjes hangen in de lucht. In de bovenste atmosfeer zit een laagje ozon. Zou dit de reden kunnen zijn?
Sommige wetenschappers waren van mening dat ozon- en watermoleculen rode stralen absorberen en blauwe stralen doorgeven. Maar het bleek dat er gewoon niet genoeg ozon en water in de atmosfeer was om de lucht blauw te maken.
In 1869 suggereerde de Engelsman John Tyndall dat stof en andere deeltjes licht verspreiden.Blauw licht wordt in de minste mate verstrooid en gaat door lagen van dergelijke deeltjes en bereikt het aardoppervlak. In zijn laboratorium creëerde hij een smogmodel en verlichtte het met een helderwitte straal. De smog werd diepblauw.
Tyndall besloot dat als de lucht absoluut schoon was, niets het licht zou verstrooien en we de helderwitte lucht konden bewonderen. Lord Rayleigh steunde dit idee ook, maar niet lang. In 1899 publiceerde hij zijn uitleg: het is lucht, niet stof of rook, die de lucht blauw kleurt.
De relatie tussen kleur en golflengte
Een deel van de zonnestralen gaat tussen de gasmoleculen door, zonder ermee in botsing te komen, en bereikt zonder veranderingen het aardoppervlak. De andere wordt grotendeels geabsorbeerd door gasmoleculen. Wanneer fotonen worden geabsorbeerd, worden moleculen geëxciteerd, dat wil zeggen geladen met energie, en deze vervolgens weer uit in de vorm van fotonen. Deze secundaire fotonen hebben verschillende golflengten en kunnen elke kleur hebben - van rood tot paars.
Ze verspreiden zich in alle richtingen: naar de aarde en naar de zon en naar de zijkanten. Lord Rayleigh suggereerde dat de kleur van de uitgezonden straal afhangt van het overwicht van quanta van een of andere kleur in de straal. Wanneer een gasmolecuul botst met fotonen van zonlicht, heeft één blauwe secundaire quantum acht blauwe quanta.
Wat is het resultaat? Intens blauw licht stroomt letterlijk van alle kanten op ons van miljarden moleculen van atmosferische gassen. Fotonen van andere kleuren worden met dit licht vermengd, het heeft dus geen puur blauwe tint.
Waarom is de lucht blauw - het antwoord
Voordat het oppervlak van de aarde wordt bereikt, waar mensen erover kunnen nadenken, moet zonlicht door de hele luchtschaal van de planeet gaan. Licht heeft een breed spectrum, waarin basiskleuren, tinten van de regenboog nog steeds opvallen. Vanuit dit spectrum heeft rood de langste lichtgolf, terwijl violet de kortste heeft. Bij zonsondergang bloost de zonneschijf snel en komt dichter en dichter bij de horizon.
In dit geval moet licht een steeds grotere luchtdikte overwinnen en gaat een deel van de golven verloren. Eerst verdwijnt violet, dan blauw, cyaan. De langste rode golven blijven tot het laatst doordringen naar het aardoppervlak en daarom hebben de zonneschijf en de halo eromheen tot de laatste momenten roodachtige tinten.
Wat verandert er 's avonds?
Dichter bij zonsondergang snelt de zon naar de horizon, hoe lager hij valt, hoe sneller de avond nadert. Op zulke momenten begint de atmosferische laag die het oorspronkelijke zonlicht van het aardoppervlak scheidt, sterk toe te nemen door de hellingshoek. Op een gegeven moment houdt de verdikkingslaag op om naast de rode ook andere lichtgolven door te geven, en op dit moment verandert de lucht in deze kleur. Blauw is niet langer aanwezig; het wordt opgenomen als het door de atmosfeer gaat.
Interessant feit: bij zonsondergang passeren de zon en de lucht een heel scala aan tinten - als een van hen ophoudt door de atmosfeer te gaan. Hetzelfde kan worden waargenomen bij zonsopgang, de oorzaken van beide verschijnselen zijn hetzelfde.
Wat gebeurt er als de zon opkomt?
Bij zonsopgang ondergaan de zonnestralen hetzelfde proces, maar in omgekeerde volgorde. Dat wil zeggen, eerst breken de eerste stralen onder een sterke hoek door de atmosfeer, alleen het rode spectrum bereikt het oppervlak. Daarom is de zonsopgang aanvankelijk preuts in rood. Dan, als de zonsopgang en de hoek veranderen, beginnen golven van andere kleuren voorbij te gaan - de lucht wordt oranje en dan wordt hij gewoonlijk blauw. Een halve dag diepblauw van de lucht wordt waargenomen en dan begint het 's avonds weer paarsachtig te worden. Aan de ene kant van de lucht, ver van de zon, wordt een blauwzwarte tint waargenomen, maar hoe dichter bij de ondergaande zon, hoe meer rode tinten er aan de horizon te zien zijn totdat de zon volledig verdwijnt.
Dergelijke kleurverschijnselen worden overal waargenomen. De zon wordt rood, evenals delen van de lucht die er dichtbij zijn, zowel aan de evenaar als aan de polen. Dit fenomeen is overal op de planeet te zien. Soms hebben zonsondergangen of zonsopgangen meer verzadigde rode tinten, dit komt door de toestand van de atmosfeer, de aanwezigheid van aërosolen of suspensies erin. In andere gevallen is de kleur niet zo uitgesproken, meer gematigd. Er zijn volkstekens waarmee je het weer de volgende dag kunt bepalen aan de hand van de zonsondergangtinten - mensen hebben geleerd om kleuren te analyseren en de toestand van de atmosfeer met meer of mindere nauwkeurigheid te voorspellen.
De rode kleur van zonsondergang is dus te danken aan het feit dat bij een grote hoek door de atmosfeer alleen de rode kleuren van het zonnespectrum doorbreken, met de langste golflengte. De rode kleur van de zonsopgangen wordt geassocieerd met dezelfde factor.De rest van de dag is de lucht blauw, omdat deze schaduw het andere spectrum kan overstemmen, met het grootste vermogen om te verspreiden.
