Nauki przyrodnicze
MENU
STRONA GŁÓWNA
Przyroda polska
Zdjęcia natury
Fizyka teoretyczna
Biologia teoretyczna
Biochemia
Biologia molekularna
Ornitologia
Rośliny Polski
Botanika
Zoologia
Internetowe ZOO
Związki czynne roślin
Pierwiastki
chemiczne
Chemia nieorg.
Chemia organiczna
Ciekawostki
biologiczne
Ciekawostki
fizyczne
Ciekawostki
chemiczne
Ciekawe książki
Ciekawe strony www
Słownik

INFO
INFO O AUTORZE
KONTAKT

Do działu: FIZYKA TEORETYCZNA →

Dlaczego niebo jest niebieskie?

Źródłem światła, docierającego na Ziemię, jest przede wszystkim Słońce. Światło to jest białe, co znaczy, że jest mieszanką fotonów różnych barw: fioletowych, niebieskich, zielonych, żółtych i czerwonych. Fotony barwy fioletowej i niebieskiej cechuje wysoka energia i wysoka częstotliwość drgań; fotony żółte i czerwone mają najniższe energie i częstotliwości.

Atmosfera ziemska składa się z atomów, które mają zdolność pochłaniania i ponownej emisji fotonów (już pod różnymi kątami do kierunku fotonów pochłoniętych). Jest to tzw. rozpraszanie światła.
Dla atmosfery Ziemi możemy przyjąć uproszczony wzór na stosunek energii rozproszonej do padającej. Ma on następującą postać:

Er/E = A (ω4/ ω04)

gdzie: Er - energia rozproszona na sekundę, E – energia padająca na metr kwadratowy powierzchni na sekundę, A – stała, ω – częstotliwość drgań padającego światła, ω0 – charakterystyczna częstotliwość drgań atomu.

Widać, że stosunek Er/E silnie rośnie ze wzrostem ω (do czwartej potęgi ω). A więc intensywniej rozpraszane są fotony o wyższej częstotliwości.
Stosunek Er/E nazywany jest przekrojem czynnym na rozpraszanie i oznaczany jako σr.

Światło, które dobiega do naszych oczu prosto ze Słońca, możemy uważać za nierozproszone. Te fotony, które na drodze Słońce-oko napotykają atomy powietrza i rozpraszają się „na boki”, po prostu nie mają szans do oka dotrzeć.

kolor słońca 1

Światło, które widzimy, patrząc na Słońce, będzie zatem ubogie w składowe o wysokiej częstotliwości, bo te zostaną rozproszone „na boki”. To, co zostanie, to głównie mieszanka fotonów niskich częstotliwości o wypadkowej barwie żółtej. To dlatego Słońce ma dla nas kolor żółty.

Słońce zachodzące jest położone nisko nad horyzontem i jego światło przechodzi przez grubą warstwę atmosfery (czyli ma wiele szans na rozproszenie).

kolor słońca 2

A więc w tym przypadku dotrze do naszych oczu tylko składowa niskich częstotliwości, czyli ta, która rozpraszana jest w najmniejszym stopniu. To dlatego zachodzące (także wschodzące) Słońce jest czerwone.

Niebo nie jest źródłem światła, lecz świeci tym światłem słonecznym, które pochłonie i ponownie wyemituje (zwykle w innym kierunku). Innymi słowy, światło, które dobiega z nieba, dociera ze Słońca do oka po łamanej. A jako, że łamana oznacza zmianę kierunku, to patrząc na niebo widzimy światło rozproszone.

kolor nieba

Najintensywniej rozpraszane się fotony o wysokich częstotliwościach (fiolet, niebieski). Powinien być to przede wszystkim fiolet (najwyższe częstotliwości), ale Słońce emituje go w mniejszych ilościach i jest on w górnych warstwach atmosfery częściowo absorbowany. Poza tym, oko jest mało wrażliwe na fiolet. Wypadkowa barwa fotonów docierających z nieba jest zatem niebieska. I to dlatego niebo jest niebieskie!

MACIEJ PANCZYKOWSKI

 Autor wortalu: Maciej Panczykowski, Copyright © 2003-2018 by Maciej Panczykowski