Amatérská prohlídka oblohy - Proč je obloha barevná?

Jedni ji považují za samozřejmost, jiní ji obdivují, další o ní píšou básně, které podle jedněch jsou pitomé a otravují jim život, podle jiných nádherné a rádi si je přečtou. Netěšte se vážení, nebude řeč o gastronomických pochoutkách, nýbrž o tom, co vidíme celý život nad hlavou – zkrátka o vzdušném oceánu Země.

Teď se možná zarazíte a položíte si otázku: Jak to barevná, obloha je přece modrá, nebo snad ne? Ve skutečnosti obloha opravdu není jen modrá, jsou v ní zastoupeny i fialová, žlutozelená a červená barva, ale modrá převládá. Otázka zní Proč?

Podívejme se na tento problém trochu blíž. Světlo oblohy není jen světlem ovzduší, ale rozptýleným světlem slunečním. No jo, jenomže sluneční záření je spíše žluté než modré, takže na čem se to paprsky vlastně rozptylují? Tímto problémem se zabýval již v šedesátých letech 19. století významný vědec J. Tyndall, který experimentoval s rozptylem světla v koloidních roztocích (koloidní roztok je zjednodušeně řečeno rovnoměrně rozprostřená pevná látka v roztoku). Tyndall zjistil, že dochází k poklesu rozptylu záření se zvětšující se vlnovou délkou (která pro nás představuje barvu) a že to také závisí na velikosti rozptylujících částic. Z výsledku pokusu tedy vyvodil, že modrá barva oblohy je způsobena rozptylem světla na malých částicích (prach, krystalky ledu) nebo kapičkách vody.

Ilustrační foto M. Kolasa

Jenomže v tom se mýlil! Není sice pochyb, že se na těchto překážkách sluneční světlo rozptyluje, ale ne dost účinně (a navíc všechny barvy zhruba stejně). Koneckonců, sami jistě dobře víte, že vysoká řídká oblaka jsou bílá a ani mlha moc té modré barvy nepobrala.
Takže nám už zbývá obrátit svou pozornost na samotný vzduch, respektive molekuly (čti částice) vzduchu. Je tu však hned první potíž – molekuly vzduchu jsou mnohem menší než vlnová délka světla a nemohou tedy pro sluneční paprsky představovat žádnou překážku. Vlnící záření je snadno obejde. Hu, a co teď?

Ve skutečnosti se blížíme ke správnému řešení. K tomu se jako první dobral další vynikající vědec 19. století lord Rayleigh. Ukázal, že vzduch není pravidelná sestava molekul, ale právě naopak – vytvářejí se v něm náhodné shluky, které mají rozměry srovnatelné s vlnovou délkou a ačkoli vznikají na velice krátkou dobu – zlomky sekund, představují ony překážky, na kterých se sluneční světlo rozptyluje. Účinnost tohoto rozptylu je přitom nepřímo úměrná čtvrté mocnině vlnové délky záření, tj. přeloženo do českého jazyka modré světlo (vlnová délka cirka 400 nm) se rozptyluje 16krát silněji než červené (vlnová délka 670 nm).

No jo, ale proč potom není obloha fialová, fialové světlo má ještě kratší vlnovou délku (zhruba 380 nm)? Je to proto, že ve směsi paprsků letících od Slunce je čistě fialových paprsků relativně málo – čili obloha by chtěla být fialová, ale nemůže.
Zároveň se tak dostáváme k otázce, proč je zapadající Slunce nízko nad obzorem červené. Sluneční světlo musí projít k pozorovateli mnohem delší dráhu než obvykle a podstatná část paprsků se odchýlí resp. rozptýlí – nejvíce (jak víme z předchozího odstavce) se odchýlí fialové a modré paprsky, kdežto červené paprsky projdou atmosférou bez větších ztrát. Jak konstatuje Dr. Mikulášek, nelze tudíž mluvit o zčervenání Slunce, ale „případnější by bylo mluvit o odmodrání“ (dlužno též poznamenat, že se v tomto případě také výrazně podílí přítomnost vodního aerosolu a prachu v přízemních vrstvách atmostéry, ale o tom někdy jindy).

Jistě se mnou budete souhlasit, že na kráse tomuto jevu neubere nic, ať už ho nazveme jakkoli.