Jedno od najčešće postavljenih pitanja u životu jedne osobe jeste zbog čega nam je nebo plave boje, a pri zalasku sunca u nijansama crvene i narandžaste boje. Današnji dan pružio je maltene dovoljno materijala da se odgovori na ova pitanja, a sve slike koje vidite upravo su one današnje, navodi u novoj kolumni meteorolog Nedim Sladić.
Pogledajmo sve kroz aspekt fizike i princip tzv. Rayleighovog raspršenja kojem dugujemo lijepe zalaske sunca. Naravno, ne izostavimo i Newtona i Huygensa.
Još u 17. vijeku, Isaac Newton smatrao je da se svjetlost sastoji od sitnih čestica koje se kreću pravolinijski, držeći stav o korpuskularnoj, tj. čestičnoj teoriji, međutim Huygens je imao drugačiji stav koji je zagovarao da se svjetlost širi prostorom u obliku elektromagnetnog vala. Nauka će kasnije, i to tek prošlog stoljeća, dati konkretniji odgovor u kojem će se ispostaviti da oba naučnika su imala pravo – svjetlost pokazuje i čestične, ali i valne karakteristike.
Svjetlost koju Sunce šalje prema zemlji zapravo predstavljaju elektromagnetni valovi koji su sastavljeni iz različitih valnih dužina. Naše oko prepoznaje valne dužine u rasponu od 380 do 760 nanometara, odnosno spektar vidljive svjetlosti od ultraljubičastog do infracrvenog.
Sa grafičkog prikaza, vidimo da kraća valna dužina predstavlja vidljivi spektar boja koji teži prema ultraljubičastoj svjetlosti, dok duža valna dužina teži prema infracrvenoj svjetlosti. Isto tako vidimo da su frekvencija i valna dužina u obrnutoj proporcionalnosti – odnosno što je kraća valna dužina, veća je frekvencija i obratno.
Kada Sunčeva svjetlost prodire u Zemljinu atmosferu, na putu do naših očiju zalijeće se u vidu snopa u elementarne čestice atmosfere – molekule različitih gasova (prisjetimo se Newtonove korpuskularne teorije s početka priče gdje se čestice kreću pravolinijski). Pri tome dolazi do pojave koja se zove Rayleighovo raspršenje.
Svjetlosni val pri interakciji s česticama u atmosferi pobuđuje čestice na titranje, a one pri tome reemitiraju svjetlosne valove u svim smjerovima. Kako najveći dio atmosfere predstavljaju molekule azota i kisika koje su vrlo male, posljedično češće i rasipaju kraće valne dužine, koje naše oko vidi kao plavu ili ljubičastu boju. To je ujedno odgovor na pitanje zašto je nebo plavo.
Međutim, neke stvari nisu uvijek jednostavne.
Plava boja neba razlikuje se na različitim mjestima u različitim uslovima pri čemu najveći utjecaj na plavetnilo neba ima vodena para u atmosferi. Za suhog vedrog dana nebo je tamnije plave boje nego u vedrim danima s visokom vlagom.
Tamo gdje atmosfera sadrži puno čestica prašine i drugih čestica većih od molekula azota i kisika, svjetlost nižih frekvencija također je snažno raspršena, što objašnjava da često imamo spektakularne crvenkasto-roskaste zalaske sunca u danima sa prisutnom koncentracijom saharskog aerosola ili prisutnim smogom. Međutim, sve to čini nebo manje plavim i ono danju ima najčešće bjelkasto-sivu boju.
Kroz dan, kada je Sunce iznad nas, Sunčeva svjetlost putuje tačnu udaljenost da naše oči prepoznaju “plave“ valne dužine. Kako su crvena, narančasta i žuta svjetlost manje raspršene u atmosferi, svjetlost ovih nižih frekvencija u većoj mjeri prolazi kroz atmosferu bez raspršenja.
Crvena svjetlost, čija je frekvencija najmanja, najmanje se raspršuje. Dok je Sunce visoko na horizontu, plava i ljubičasta svjetlost se raspršuju, a od ostalih boja, koje su se raspršile u manjoj mjeri mi vidimo Sunce kao žućkasto.
No kada se Sunce nalazi nisko nad horizontom, njegove zrake moraju do naših očiju kroz atmosferu Zemlje proputovati mnogo duži put. To znači da su s kraće valne dužine uglavnom raspršile prije nego je svjetlost uopće stigla do nas, a vidimo samo duge valne dužine s kraja svjetlosnog spektra, koje ljudsko oko prepoznaje kao crvenu ili narandžastu boju.