Jednym z odwiecznych pytań, od dawna uważanych za bez odpowiedzi, jest to, co powoduje, że niebo wydaje się niebieskie. Współczesna nauka i zrozumienie fal świetlnych dostarczyły odpowiedzi, chociaż wiele fałszywych odpowiedzi jest nadal popularnych. To, co sprawia, że niebo wygląda na niebieskie, jest wynikiem rozpraszania elektromagnetycznego, wykorzystującego światło słoneczne i cząsteczki ziemskiej atmosfery.
Aby zrozumieć, co powoduje, że niebo wygląda na niebieskie, musisz zrozumieć, jak działają fale świetlne. Fala świetlna to wibrujące pole energii, które rozchodzi się falami. Odległość od jednej fali do następnej nazywana jest długością fali i określa kolor światła. Światło słoneczne zawiera różne kolory; wszystkie mieszają się ze sobą, tworząc białe światło, które porusza się w linii prostej, aż wpadnie na cokolwiek. W zależności od obiektu, w który wpada, światło można rozbić na różne długości fal świetlnych. Najkrótsze fale świetlne odpowiadają kolorom niebieskim i fioletowym, które również mają najbardziej zawartą energię i najwyższą częstotliwość.
Kiedy fala świetlna uderza w cząsteczkę gazu, taką jak te, które tworzą atmosferę otaczającą Ziemię, cząsteczka ta może pochłonąć część energii fali. Jakąkolwiek energię absorbuje cząsteczka, promieniuje lub odbija. Ponieważ mają najwyższą częstotliwość, niebieskie fale świetlne są znacznie częściej pochłaniane niż ich wolniejsi, mniej energetyczni towarzysze.
Rozpraszanie Rayleigha, proces nazwany na cześć angielskiego naukowca, który je odkrył, opisuje, co powoduje, że niebo wygląda na niebieskie. Ze względu na mikroskopijne tekstury na powierzchni cząstek atmosfery, niebieskie zaabsorbowane światło nie tylko promieniuje lub odbija się w jednym kierunku, ale wystrzeliwuje we wszystkich kierunkach. Kiedy patrzysz na niebo, widzisz rozproszone światło, które odbija się od atmosfery.
Rozpraszanie Rayleigha opisuje również, dlaczego niebo wydaje się jaśniejeć w kierunku horyzontu. Ponieważ patrzysz w niebo znacznie dalej, fale świetlne przechodzą przez więcej powietrza, aby się do ciebie dostać. Im dalej patrzysz, tym mniej skoncentrowane staje się rozpraszanie, powodując jaśniejsze niebieskie odcienie w pobliżu krawędzi horyzontu.
Jeśli zastanawiasz się, dlaczego o wschodzie lub zachodzie słońca niebo zmienia kolor na czerwony i pomarańczowy, jest to również proces rozpraszania. Kiedy słońce jest blisko horyzontu, musi przejść przez znacznie większą ilość atmosfery. Ponieważ tak się dzieje, dłuższe fale świetlne, które przechodzą przez cieńsze warstwy atmosfery, są jedynymi falami, które nie są całkowicie rozpraszane przez rozpraszanie. Dłuższe fale świetlne tworzą kolory pomarańczowy i czerwony, więc jest to światło, które staje się widoczne o wschodzie i zachodzie słońca.
Popularne fałszywe wyjaśnienia sugerują, że niebo jest niebieskie, ponieważ światło odbija się od błękitnych oceanów. W rzeczywistości działa to na odwrót. To, co sprawia, że ocean wygląda na niebieski, jest tym samym, co sprawia, że niebo wydaje się niebieskie. Ocean odbija kolor nieba, więc jeśli na niebie rozproszone jest światło niebieskie, cząsteczki w oceanie będą odbierały i rozpraszały głównie światło niebieskie.