Zašto je nebo plavo?

Svakog sunčanog dana iznad naših glava prostire se plavetnilo neba. Većina nas se nekada nije zapitala zašto je nebo plavo. To prihvatamo kao činjenicu i ne razmišljamo o tome, ali…

Ponekad neko dete postavi jedno tako jednostavno pitanje. A odgovor, hm onda se odrasli često zbune i zaključe da o tome nikada nisu razmišljali, bar ne na taj način. Često odgovori na ta, na izgled jednostavna pitanja uopšte nisu jednostavni već je bilo potrebno mnogo godina da ljudska vrsta pronađe objašnjenja za ta „dečija“ pitanja, kao što su plavetnilo vedrog neba ili tama noćnog neba.

I…. šta mislite zašto je nebo plavo? Da li je ono plavo zbog plavetnila ogromnih okeana, ili su okeani plavi zbog plavog neba? U zavisnosti od godina i predznanja onoga ko traga za odgovorom, odgovor se može dosta razlikovati, biti jednostavan ili složen, ali u svakom odgovoru glavni „krivci“ su Sunce i atmosfera Zemlje.

Suprotno uvaženom mišljenju da je Sunce žuto ili crveno, ono osvetljava Zemlju belom svetlošću.

Bela svetlost je svetlost koja sadrži fotone svih talasnih dužina (tj. ona je kombinacija svih boja). Kada neki predmet osvetlimo belom svetlošću on upija (apsorbuje) skoro sve boje, određenu boju odbija. Taj deo bele svetlosti, ta boja, koji se odbija od predmeta je boja koju vidimo. Ovo važi za predmete kroz koje ne prolazi svetlost, za one koji nisu providni.

Kod providnih predmeta, kao što je na primer staklo, situacija je nešto drugačija. Bela svetlost dolazi do stakla, jedan mali deo se odbija a najveći deo nastavlja dalje. Od onog dela koji je prošao većina “boja” (tj. fotona odgovarajućih talasnih dužina) prolazi bez ikakvih problema, ali fotoni određene boje ne mogu da prođu tako lako. Ti fotoni nailaze na „gužvu“, sudaraju se sa molekulima i od njih se odbijaju u svim pravcima. Svetlost jedne boje se rasipa u svim pravcima i staklo postaje obojeno u tu boju. Isti proces odgovoran je i za boju neba.

Bela svetlost sa Sunca dolazi do naše planete i počinje da putuje kroz atmosferu. Najveći broj fotona neometano prolazi kroz atmosferu i stiže do površine, ali neki fotoni nemaju tu sreću. Prema jednom zakonu u fizici – Rejlijevom zakonu – intenzitet rasute svetlosti na molekulima vazduha je obrnuto proporcionalan talasnoj družini svetlosti. To znači da će se svetlost manje talasne dužine rasipati višestruko intenzivnije od svetlosti veće talasne dužine. Ako se setimo da najveću talasnu dužinu ima crvena svetlost (oko 700 nm) a najmanju plava (oko 400 nm) lako zaključujemo da će se plava svetlost rasipati mnogo intenzivnije. Svetlost koja do nas stiže osiromašena je za tu komponentu plave boje, a ta svetlost prestaje da se kreće od Sunca ka nama već se prostire u svim pravcima i obasjava nebo i boji ga u plavo.

Ovaj proces, tzv. Reilijevo rasejanje, odgovoran je i za boju Sunca. Već sam rekao da Sunce emituje svetlost svih boja, belu svetlost. Kada pogledamo vidimo da je Sunce žuto, a žuto je zbog toga što je iz bele svetlosti nestala plava komponenta koja je dala boju našem nebu, našoj planeti.

Da nema atmosfere, nebo ne bi postojalo, tj. svetlost Sunca bi do nast stizala pravolinijski a sve ostalo bi bilo tamno – crno, kao npr. na Mesecu.

U atmosferi se odigravaju još neki interesantni procesi. Nekada se nakupi mnogo vodene pare, čestica prašine i ko zna čega sve još. Kada u vazduhu ima mnogo vodene pare onda vidimo oblake. Neki oblaci su beli. Oni su izgrađeni od čestica koje su mnogo krupnije od molekula i te krupnije čestice na sličan način rasejavaju svetlost svih talasnih dužina. Rasejana svetlost je ponovo bela, a i oblaci su beli. Ako su oblaci mnogo gusti, tada malo svetlosti stiže do nas – nebo i oblaci su sivi i tmurni.

Negde daleko u svemiru, daleko od Zemlje i njene atmosfere Sunce je belo a nebo je crno. Tamo rasejanja nema i svetlost putuje pravolinijski.

Jednostavno pitanje…. dugo su ljudi pokušavali da odgovore na to pitanje, i tek je Rejlijev zakon (imenovan po Lordu Rejliju (12 Novembar 1842 – 30 Jun 1919.) dao pravo objašnjenje. Sada znamo zašto je to tako, zašto je nebo plavo, ali bilo je potrebno mnogo truda i godina da bi ljudi to razumeli.

Sada možda nameću neka druga, još komplikovanija pitanja – zašto je Sunce nekad žuto, a nekad crveno, zašto je nekad crven i Mesec, kako nastaju prelepe boje tokom izlaska ili zalaska Sunca… i na kraju zašto je noćno nebo tamno? O svemu ovome u narednim tekstovima…

Tekst je prvi put objavljen 12. decembra 2008. godine