Ένα από τα αιώνια ερωτήματα που εδώ και καιρό θεωρούσαμε αναπάντητο είναι αυτό που κάνει τον ουρανό να φαίνεται μπλε. Η σύγχρονη επιστήμη και η κατανόηση των κυμάτων φωτός έχουν δώσει μια απάντηση, αν και πολλές ψευδείς απαντήσεις εξακολουθούν να είναι δημοφιλείς. Αυτό που κάνει τον ουρανό να φαίνεται μπλε είναι το αποτέλεσμα της ηλεκτρομαγνητικής σκέδασης, χρησιμοποιώντας το φως από τον ήλιο και τα σωματίδια της ατμόσφαιρας της Γης.
Για να καταλάβετε τι προκαλεί τον ουρανό να φαίνεται μπλε πρέπει να καταλάβετε πώς λειτουργούν τα κύματα φωτός. Ένα κύμα φωτός είναι ένα δονητικό πεδίο ενέργειας που ταξιδεύει σε κύματα. Η απόσταση από το ένα κύμα στο άλλο ονομάζεται μήκος κύματος και καθορίζει το χρώμα του φωτός. Το φως από τον ήλιο περιέχει όλα τα διαφορετικά χρώματα. όλα αναμειγνύονται για να σχηματίσουν ένα λευκό φως που ταξιδεύει σε ευθεία γραμμή μέχρι να χτυπήσει σε οτιδήποτε. Ανάλογα με το αντικείμενο στο οποίο προσκρούει, το φως μπορεί να διασπαστεί σε διαφορετικά μήκη κυμάτων φωτός. Τα πιο σύντομα κύματα φωτός αντιστοιχούν σε μπλε και ιώδη χρώματα, τα οποία έχουν επίσης την πιο περιεχόμενη ενέργεια και την υψηλότερη συχνότητα.
Όταν ένα κύμα φωτός χτυπά ένα σωματίδιο αερίου, όπως αυτά που αποτελούν την ατμόσφαιρα που περιβάλλει τη γη, το σωματίδιο μπορεί να απορροφήσει μέρος της ενέργειας του κύματος. Όποια ενέργεια απορροφά το σωματίδιο, ακτινοβολεί ή αντανακλά. Επειδή έχουν την υψηλότερη συχνότητα, τα κύματα του μπλε φωτός απορροφώνται πολύ πιο συχνά από τους πιο αργούς, λιγότερο ενεργητικούς συντρόφους τους.
Η σκέδαση Rayleigh, μια διαδικασία που πήρε το όνομά της από τον Άγγλο επιστήμονα που την ανακάλυψε, περιγράφει τι προκαλεί τον ουρανό να φαίνεται μπλε. Λόγω της μικροσκοπικής υφής στις επιφάνειες των σωματιδίων της ατμόσφαιρας, το μπλε απορροφούμενο φως δεν ακτινοβολεί ή αντανακλά μόνο προς μία κατεύθυνση, αλλά εκτοξεύεται προς όλες τις κατευθύνσεις. Καθώς κοιτάτε τον ουρανό, βλέπετε το διάσπαρτο φως καθώς αναπηδά σε όλη την ατμόσφαιρα.
Η σκέδαση Rayleigh περιγράφει επίσης γιατί ο ουρανός φαίνεται να φωτίζεται σε χρώμα προς τον ορίζοντα. Επειδή κοιτάτε τον ουρανό πολύ πιο μακριά, τα κύματα φωτός περνούν από περισσότερο αέρα για να φτάσουν σε εσάς. Όσο πιο μακριά κοιτάζετε, τόσο λιγότερο συγκεντρώνεται η σκέδαση, προκαλώντας πιο ανοιχτές μπλε αποχρώσεις κοντά στην άκρη του ορίζοντα.
Αν αναρωτιέστε γιατί, κατά την ανατολή ή τη δύση του ηλίου, ο ουρανός γίνεται κόκκινος και πορτοκαλί, αυτό είναι επίσης μια διαδικασία σκέδασης. Όταν ο ήλιος βρίσκεται κοντά στον ορίζοντα, πρέπει να περάσει από πολύ περισσότερη ατμόσφαιρα. Όπως συμβαίνει, τα μεγαλύτερα κύματα φωτός που περνούν μέσα από λεπτότερα στρώματα της ατμόσφαιρας είναι τα μόνα κύματα που δεν διαχέονται εντελώς από τη διασπορά. Τα μακρύτερα κύματα φωτός αποτελούν πορτοκαλί και κόκκινα χρώματα, έτσι είναι το φως που γίνεται ορατό κατά την ανατολή και τη δύση του ηλίου.
Οι δημοφιλείς ψευδείς εξηγήσεις υποδηλώνουν ότι ο ουρανός είναι μπλε επειδή το φως αντανακλάται από τους γαλάζιους ωκεανούς. Στην πραγματικότητα, λειτουργεί αντίστροφα. Αυτό που κάνει τον ωκεανό να φαίνεται μπλε είναι το ίδιο πράγμα που κάνει τον ουρανό να φαίνεται μπλε. Ο ωκεανός αντανακλά το χρώμα του ουρανού, οπότε αν ο ουρανός είναι διάσπαρτος μπλε φως, τα σωματίδια στον ωκεανό θα λάβουν και θα διασκορπίσουν κυρίως μπλε φως.