Normál körülmények között miért kék az ég? Mi alakítja a színét?

A Rayleigh-szórás a fő effektus: ha a fény olyan akadállyal találkozik ami a hullámhossznál jóval kisebb, akkor jön létre ez a fajta szóródás. Az effektus hataskeresztmetszete 1/hullámhossz^4, tehát rövidebb hullámhosszakra jóval erősebb. Ezért látod a légkörben szóródott fényt kéknek, mert az erősebben szóródik.

Egyúttal azért látod a lenyugvó napot pirosasnak, mert amikor már közel van a horizonthoz, igen vastag légkör rétegen halad át, és a spektrum kék része kiszóródik a napfényből.

¶

Talán hasznos egy prizma megvizsgálása is, a prizma ugye a fehér fényt színeire bontva szórja. Azokból a kék jobban szóródik a levegőben miközben a többi nagyjából tartja az irányát.

Így (ha nem jó a link akkor google képek/prisma light color): [link]

Szóval a fehér fényben benne van a teljes színválaszték, ez jön a Napból. Ezekből a kék és ibolya jobban szóródik a légkörben, így:

[link]

[link]

[link]

A napkelténél és napnyugtánál meg a piros fény marad meg jobban a vastagabb légkörön áthaladva.

[link]

Két dolog van.

- Egyrészt a fény a légkörön szóródik, ami azt jelenti, hogy nem csak a Nap irányából kapunk fényt a szemünkbe (mint az űrben, ahol a Nap körül fekete a háttér), hanem más irányból is szóródik a levegő részecskéiről a szemünk felé fény. A szórt fény függ az anyagtól is, ami szórja, a levegő pl. a látható tartományból a kéket szórja leginkább.

- A direkt fénynek át kell hatolnia a levegőn, poron, szmogon, párán, stb. A nagyobb hullámhosszú hullámok könnyebben megkerülik az akadályokat, mint a rövid hullámhosszúak, bár ez függ az akadály méretétől is. (Ez egyébként rádióhullámokra, sőt hanghullámokra is igaz.) A vörös emiatt halad át kicsit könnyebben a légkör porszemcséi, stb. között. Minél hosszabb utat kell megtennie a fénynek a légkörben, annál inkább a vörös marad meg, de ez inkább napkeltekor vagy napnyugtakor látszik igazán, amikor laposan kapjuk a fényt vastag légkörön át.

Nem erősebb a vörös sem, csak a szóródása kisebb, ez nem ugyanaz. Ha kisebb a szóródása a vörösnek, akkor egyenesen jobban halad, vagyis nem szóródik szét.

Másik esetből is lehet közelíteni, a felhők fehér színe felől. A felhők apró vízcseppek, olyan mint egy pray apró cseppjei, ami jó látási viszonyok között még szabad szemmel látható méretű. De a vízcseppek másképp verik vissza a fényt és alap esetben mindet egyenletesen, ezért fehérek, mert a Nap fehér fényét mutatják. A levegő molekulái már mások, azok sokkal kisebbek a felhő vízcseppjeinél, és a fény másképp viselkedik velük. A légkörön jobban tud szóródni, mint a felhők vízcseppjein.

Tehát ebben nem az erősség a mérvadó, hanem a szóródás az ami különbözik. Megjegyzem a linkelt képi ábrázolások nem teljesen jól érzékeltetik ezt, mert úgy történik, hogy a Nappal ellentétes égbolton a Nap irányába is visszaverődik, szóródik a Nap fénye. Vagyis mindenfelé - ez a képeken kevésbé tűnik ki.