Nem azért, mert az oxigén kék lenne vagy mert az óceán visszatükrözi. A választ sokkal inkább a fizika rejti, röviden: a napfény sok különböző hullámhosszúságú fénye, a Föld légkörének molekulái, illetve a szemünk is kell hozzá.

A Nap általunk látható és megfigyelhető része a légkör, az un. fotoszféra. A Földünkig eljutó napsugárzás 90 %-a ebben a rétegben keletkezik. Napunk fotoszférája olyan forró, közel 6000 K, vagyis 5727 ℃ hőmérsékletű, hogy a fény széles spektrumát bocsátja ki, az ibolyától egészen a vörösig, és mélyen az infravörös tartományba. – derül ki a Medium.com beszámolójából.

A legmagasabb energiájú fény egyben a legrövidebb hullámhosszú (és nagy frekvenciájú) fény is, míg az alacsonyabb energiájú fény hosszabb hullámhosszú (és alacsonyabb frekvenciájú), mint a magas energiájú társai. Amikor egy prizmát látunk, amely a napfényt az egyes összetevőire osztja a fény azért oszlik szét, mert a vörösebb fénynek hosszabb a hullámhossza, mint a kékebbnek.

Az, hogy a különböző hullámhosszúságú fény másképp reagál az anyaggal való kölcsönhatásra, rendkívül hasznos is mindennapi életünk során. A mikrohullámú sütő a rövid hullámhosszú látható fényt ki-be engedi, de a hosszabb hullámhosszú mikrohullámú fényt bent tartja, és visszaveri. A napszemüveg vékony bevonata visszaveri az ultraibolya, ibolya és kék fényt, de átengedi a hosszabb hullámhosszú zöld, sárga, narancssárga és vörös színeket.

A légkörünket alkotó apró, láthatatlan részecskék – az olyan molekulák, mint a nitrogén, az oxigén, a víz, a szén-dioxid, valamint az argon atomok – pedig minden hullámhosszúságú fényt szórnak, de a rövidebb hullámhosszú fényt sokkal hatékonyabban szórják.

Mivel ezek a molekulák mind sokkal kisebbek, mint maga a sugárzás hullámhossza, minél rövidebb a sugárzás hullámhossza, annál jobban szóródik. Valójában mennyiségileg a Rayleigh-szórásnak nevezett jelenségnek engedelmeskedik, vagyis a fény a hullámhosszánál sokkal kisebb méretű részecskéken szóródik.

Miközben a napfény a Föld légkörének nappali oldalán mindenhová beesik, a vörös hullámhosszú sugárzás csak 11%-kal nagyobb valószínűséggel szóródik be, és ibolyántúli fényként jut el a szemünkig.

A fény valójában emberi szemmel érzékelhető elektromágneses sugárzás. (Persze hozzá kell tenni, hogy a hőrézékelésünk is képes elektromágneses sugárzást érzékelni, de most maradjunk a szemünknél.)

A Nap körül az égboltot kéknek látjuk. Minél messzebbre nézünk a Naptól, annál világosabb kéknek tűnik, mert azokban az irányokban több légkört (és ezért több kék fényt) láthatunk. Bármelyik irányba nézünk, láthatjuk a napfényből származó szórt fényt.

Attól függően változik az égbolt színe, hogy hol van a Nap és hová nézünk.

Ha a Nap a horizont alatt van, a fénynek nagy mennyiségű légkörön kell áthaladnia. A kékebb fény minden irányba szétszóródik, míg a vörösebb sugárzás sokkal kevésbé szóródik, vagyis jut el a szemünkbe. Ha valaha is napnyugta után vagy napkelte előtt ülünk egy repülőn, nagyon látványos tud lenni.

Az űrhajósok által visszaadott képek alapján, ez a látvány méginkább izgalmas.

Napkelte/napnyugta vagy holdkelte/holdnyugta idején a Napból (vagy a Holdból) érkező fénynek hatalmas mennyiségű légkörön kell áthaladnia; minél közelebb van a horizonthoz, annál több légkörön kell áthaladnia a fénynek. Míg a kék fény minden irányba szóródik, a vörös fény sokkal kevésbé hatékonyan szóródik. Ez azt jelenti, hogy mind maga a Nap (vagy a Hold) korongjának fénye vöröses színűvé válik, de a Nap és a Hold környezetéből érkező fény is – az a fény, amely a légkörbe érve csak egyszer szóródik, mielőtt eléri a szemünket – ekkor előnyösen vörösödik.

Teljes napfogyatkozáskor pedig, amikor a Hold árnyéka ránk borul, és megakadályozza, hogy a közvetlen napfény a légkör nagy részét érje a közelünkben, a horizont vörösre színeződik, de máshol nem.

Felmerülhet kérdésként, hogy a rövidebb hullámhosszú fény hatékonyabban szóródását figyelembe vesszük, akkor miért nem tűnik az égbolt lilának?

Valóban, a légkörből valóban nagyobb mennyiségű ibolyaszínű fény érkezik, mint kék, de a többi szín is keveredik. Mivel a szemünkben a monokromatikus pálcikákkal együtt háromféle (színérzékelésre szolgáló) csap van, mind a négynek a jeleit értelmeznie kell az agyunknak, amikor színt kell rendelnie.

Minden egyes kúp, valamint a pálcikák különböző hullámhosszúságú fényre érzékenyek, de valamilyen mértékben mindegyiküket stimulálja az égbolt. Szemünk a kék, a cián és a zöld hullámhosszú fényre erősebben reagál, mint az ibolyántúlira. Hiába van több ibolyántúli fény, ez nem elég ahhoz, hogy legyőzze az agyunk által leadott erős kék jelet.

Tehát az égbolt kék színének oka három egyszerű tényező együttesen: az, hogy a napfény sok különböző hullámhosszúságú fényből áll, hogy a Föld légköre olyan molekulákból áll, amelyek különböző mértékben szórják a különböző hullámhosszúságú fényt, valamint a szemünk érzékenysége. Ha ezt a három dolgot összerakjuk, s így az égbolt kék lesz az emberi érzékelés számára.

Kép forrása: unsplash.