Zašto je nebo plavo?

 

Svaka svetlost se ponaša kao talas koji se sastoji od sitnih čestica fotona, koji imaju određenu energiju. Energija svakog fotona ima odgovarajuću talasnu dužinu. Svetlost koja dolazi od Sunca sastavljena je od spektra boja: crvena, narandžasta, žuta, zelena, plava, indigo-plava i ljubičasta. To su ujedno i boje vidljivog dela spektra, a svakoj od ovih boja odgovara jedinstvena talasna dužina – ljubičasta ima najkraću, a crvena najdužu talasnu dužinu, dok su ostale boje smeštene između njih. Do ovog saznanja došao je engleski fizičar ser Isak Njutn u XVII veku, tako što je propuštao svetlost kroz staklenu trostranu prizmu i na zastoru posmatrao spektar boja.

Vazduh koji okružuje Zemlju sastoji se od gasova (azota, kiseonika, argona i drugih) pomešanih sa vodenom parom i kristalima leda. U njemu ima i prašine i hemijskog zagađenja, a tu je i sloj ozona. Dugo se mislilo da neki od ovih sastojaka vazduha daju nebu plavu boju. Na primer, i voda i ozon upijaju crvenkastu svetlost, a propuštaju deo spektra oko plave boje. Zbog toga se mislilo da je to razlog zašto je nebo plavo. Međutim, ispostavilo se da vode i ozona jednostavno nema dovoljno da upiju toliko crvene svetlosti da bi nebo postalo plavo. Britanski naučnik Džon Tindal pretpostavio je 1869. godine da prašina i druge čestice u vazduhu rasipaju svetlost, pri čemu plava boja nadjačava ostale. Tindal je posle jednog eksperimenta zaključio da bi, ako bi se nebo ispunilo savršeno čistim vazduhom, bela svetlost kroz njega prošla bez cepanja. Nezagađen vazduh imao bi za posledicu blistavo belo nebo. Međutim, i ovo objašnjenje bilo je pogrešno.

Britanski naučnik lord Džon Rejli objasnio je 1899. godine zašto je nebo plavo. On je zaključio da sam vazduh, a ne prašina ili smog, daje nebu plavu boju. Kad Sunčeva svetlost prolazi kroz atmosferu, jedan deo svetlosti prolazi između molekula gasa u atmosferi i stiže do tla u potpunosti zadržavajući belu boju koju je imao na izvorištu. Ali, deo Sunčeve svetlosti naleće na molekule gasa (azota ili kiseonika, na primer), upija se, a zatim rasipa na sve strane. Atomi u molekulima gasa pobuđuju se pod uticajem upijene svetlosti i ponovo odašilju fotone svetlosti svih talasnih dužina, od crvene do ljubičaste, u svim pravcima oko molekula. Tako deo svetlosti nastavlja put prema tlu, deo se šalje u nebo, a jedan deo odlazi nazad prema Suncu. Sjaj svetlosti koju zrače molekuli zavisi od boje: na jedan foton crvene svetlosti dolazi osam fotona plave. Prema tome, plava svetlost koja izbija iz molekula jača je osam puta od crvene, i zato nebo izgleda plavo. Međutim, nebo nije sasvim plavo, jer do naših očiju stižu i druge boje. Ali one su veoma blede jer ih preplavljuje izrazito sjajna plava.

Kad je Sunce blizu horizonta, njegovi zraci prolaze kroz više atmosfere, nego obično, da bi stigli do oka. Veliki deo plave svetlosti biva rasut, ostavljajući crvenu svetlost u zalasku Sunca.