Varför är himlen blå?
Himlen är blå på grund av Rayleighspridning. Solljuset innehåller alla färger, men atmosfärens kväve- och syremolekyler sprider korta våglängder (blått ljus) betydligt effektivare än långa (rött ljus). Violett sprids ännu mer men syns inte lika tydligt eftersom solen avger mer blått och ögat är känsligare för blått än violett.
Solljus ser vitt ut men innehåller hela regnbågens spektrum. När det träffar jordens atmosfär kolliderar fotonerna med kväve- och syremolekyler, och korta våglängder sprids mycket effektivare än långa. Blått ljus, med en våglängd runt 470 nanometer, sprids ungefär sex gånger så mycket som rött. Fenomenet kallas Rayleighspridning efter den brittiske fysikern Lord Rayleigh, som formulerade det matematiskt 1871. Spridningens styrka ökar med fjärde potensen av frekvensen, vilket gör skillnaden mellan färgerna dramatisk.
Men violett ljus har ännu kortare våglängd och sprids i teorin ännu mer. Borde inte himlen vara violett? Svaret handlar om två saker. Solens spektrum innehåller mer energi i det blå intervallet än i det violetta, så det finns mer blått ljus att sprida. Ögats tappar är också känsligare för blått än för violett. Hjärnan tolkar den blandning som når näthinnan som den ljusblå färg vi ser rakt upp en molnfri dag.
Samma mekanism förklarar varför solnedgångar blir röda och orange. Vid horisonten passerar ljuset genom ett betydligt tjockare lager atmosfär. Det blå sprids bort innan det når ögat, och kvar finns de långa röda och gula våglängderna. En enda fysikalisk princip ger alltså både den blå middagshimlen och den eldröda kvällshimlen.
Himlen ser inte likadan ut överallt i solsystemet. På Mars dominerar fint järnoxiddamm som sprider ljus på ett annat sätt och ger en rödbrun daghimmel, medan solnedgångar paradoxalt nog skiftar i blått. Saturnus måne Titan har en tjock atmosfär av kolväten som färgar himlen djupt orange. Jordens blå himmel beror på att vår atmosfär har precis rätt sammansättning och densitet för att Rayleighspridning ska dominera, något som knappast är givet bland planeterna.
Vanliga frågor
- Varför är himlen inte violett om violett ljus sprids mest?
- Solen avger mer energi i det blå spektrumet än i det violetta, och ögats tappar reagerar svagare på violett. Blandningen som når näthinnan tolkar hjärnan som blå.
- Varför blir himlen röd vid solnedgång?
- Vid horisonten passerar solljuset genom ett tjockare lager atmosfär. Allt blått ljus sprids bort, och bara de röda och orange våglängderna når ögat.
- Varför är himlen ibland vit eller grå?
- Större partiklar som vattendroppar och damm sprider alla våglängder ungefär lika mycket. Det kallas Miespridning och gör himlen vitaktig eller grådisig.
- Har andra planeter blå himmel?
- Nej. Mars har rödbrun himmel på grund av järnoxiddamm, och Saturnus måne Titan har orange himmel av kolväten. Varje atmosfärs sammansättning ger sin egen himlafärg.