utbildning

Varför himlen ser blå ut

September 2020

Varför himlen ser blå ut


En solig dag med en vacker blå himmel kan få ett barn att undra varför himlen är blå. Det är en bra fråga. När allt kommer omkring är solen inte blå, och även om himlen ovanför oss ser blå ser luften runt oss inte ut. Svaret har att göra med solljus, jordens atmosfär och våra ögon.

Solljus
Det ljus vi ser är en typ av elektromagnetisk strålning. Det är den del av elektromagnetiskt spektrum att mänskliga ögon känner.

Solljus är vitt ljus, men det består av färgerna du kan se när de är separerade i en regnbåge eller prisma. Dessa färger bildar synligt spektrum. Varje färg har sin egen våglängd och frekvens. Våglängden är avståndet från toppen av en våg till nästa, och frekvensen är antalet vågor som passerar per sekund. Vågor med kort våglängd och hög frekvens, såsom blått ljus, bär mer energi än långa vågor som rött.

Rayleigh-spridning
Vår atmosfär består av gasmolekyler, mestadels kväve och syre. När ljus kommer in i atmosfären interagerar luften molekyler på olika sätt med de olika våglängderna. De har en betydande effekt endast på ljus med en våglängd mindre än tio gånger storleken på luftpartiklarna. Det betyder att rött, orange, gult och grönt tenderar att fortsätta resan tillsammans utan störningar.

Emellertid samverkar partiklarna starkt med de kortare våglängderna, såsom blå och violet spridning ljuset. Detta innebär att ljuset kort absorberas av partiklarna och sedan kastas ut i slumpmässiga riktningar. Det händer många, många gånger och det blå ljuset fyller himlen för att ge den sin blå färg. Den selektiva spridningen kallas Rayleigh-spridning, uppkallad efter den engelska fysikern från 1800-talet Lord Rayleigh som upptäckte fenomenet.

Ju mer luft det blå ljuset passerar genom, desto oftare sprids det. Om du tittar på himlen rakt ovanför kan du se att det är en mörkare blå än någon annanstans. Detta beror på att ljuset har rest till dina ögon på den kortaste vägen och genomgått den minsta spridningen. Nära horisonten är det blåa ljusare eftersom ljuset har spridits många gånger i alla riktningar.

Varför är inte himlen violett istället för blå?
Violett ljus har en kortare våglängd än blått, så det borde spridas mer. Det är faktiskt det. Även om himlen borde vara lila är den inte. En anledning är att en del av det violetta ljuset absorberas i den övre atmosfären.

Ännu viktigare är att våra ögon är mycket mer känsliga för blått ljus än för violett. De har tre typer av färgreceptor: en är mest känslig för röd, en till grön och en för blå. Var och en av receptorerna har också viss känslighet för några andra färger. Vår största känslighet är för grönt, och denna receptor svarar också på grönblå våglängder. Indigo och violet stimulerar både de röda och de blå receptorerna. Sammantaget stimuleras det blå mycket starkare än den ganska svaga violetten.

Totala månförmörkelser
Efter att ha visat hur Rayleigh-spridning ger oss en blå himmel, kan du bli förvånad över att få veta att den också ger oss en röd-orange måne under totala månförmörkelserna. Även om månen inte kan få direkt solljus i sin helhet är den inte helt i mörkret. Det finns indirekt belysning från solljus i jordens atmosfär. Eftersom det blå ljuset sprids lämnar det de röda färgerna att resa genom atmosfären. En del av detta ljus lyser på månen, vilket ofta ser ut som om det är täckt av blod.

Reflektionsnebulor
Rayleigh-spridning händer inte bara på jorden. Det här är häxthuvudnebulan (IC 2118). (Bildkredit & upphovsrätt: Jeff Signorelli) Även om nebulosor är moln med gas och damm utan eget ljus, lyser den här en vacker blå färg. Det reflekterar ljuset från en närliggande ljus stjärna. Ljuset är blått på grund av Rayleigh-spridning av extremt små koldioxidkorn. På grund av sin storlek sprider de blått ljus mer effektivt än rött ljus. Dammet gör jobbet som luftmolekyler gör på jorden.

Varför är himlen blå? - Nyhetsmorgon (TV4) (September 2020)



Taggar Artikeln: Varför himlen ser blå ut, astronomi, varför himlen ser blå ut, är blå, elektromagnetisk, strålning, spektrum, vitt ljus, regnbåge, prisma, våglängd, frekvens, rött ljus, blått ljus, Raleigh-spridning, färgmottagare, total månförmörkelse, Måne, reflektionsnebulosa, Häxthuvudnebulan, koldamm, Mona Evans