Drama, ki se odvija na nebu po vsem svetu v ritmih med dnevom in nočjo, je za nas postala nekaj samoumevnega, hkrati pa nas nemalokrat preseneča s svojimi čudovitimi pojavi. Ti so za nas po eni strani vir navdiha, po drugi pa podžigajo našo radovednost in nas pozivajo k temu, da jih raziščemo. Vprašanja nam zastavlja že preprosta igra barv na nebu, ki se ob jutranji zarji rodijo iz temine noči in ob večerih prav tako vanjo potonejo. Poiščimo torej krivca, ki vsak dan obarva naš nebesni svod …!

Na valovih mavrice

Če imamo srečo in je nebo jasno, je Sonce tisto, ki nas zjutraj prvo pozdravi. Sonce ni samo vir toplote, temveč je tudi vir svetlobe, ki jo ljudje zaznavamo v svetli, transparentno beli barvi. V resnici pa je bela svetloba sestavljena iz množice barv, ki jih lahko občudujemo v mavričnem loku: rdeče, oranžne, rumene, zelene, modre, indigo in vijolične. Te so del vidnega spektra svetlobe, ki jih naše oko lahko zazna zato, ker je opremljeno s posebnimi receptorji za barvo.

Svetloba je del vibrirajočega elektromagnetnega polja in potuje po valovih. Od njihove dolžine in gostote je odvisno, kakšne barve je svetloba. V smeri od rdeče proti modri se valovanje spreminja od daljših in redkejših do krajših in gostejših valov. Razlikujemo med kratkovalovno (vijolična, modra) in dolgovalovno svetlobo (rdeča, oranžna). Zunaj vidnega spektra pa so tudi frekvence, ki so tako nizke ali pa tako visoke, da jih naše oko ne zazna več. To so npr. infrardeče sevanje, ultravijolično sevanje, gama žarki ipd.

Dogodivščina na potovanju svetlobe do Zemlje

Svetloba potuje od Sonca proti Zemlji v ravni liniji, dokler ji kaj ne prekriža poti. Posledice trčenja fotonov z oviro so odvisne od valovne dolžine svetlobe in velikosti ovire. Kako se to srečanje odraža na nebu? Preprosto tako, da takrat, ko Sončeva svetloba prehaja skozi ozračje, dobita Sonce in nebo svoji značilni barvi, ki ju vsi poznamo kot rumeno in modro.

Zemljino ozračje s svojo mešanico, ki jo sestavljajo plini, kot sta npr. brezbarvna dušik in kisik, voda, trdni delci prahu, pepel, saje in soli, je tista “krivka”, ki določa barvo obnebja nad nami. Prašni delci in vodne kapljice so namreč večji od valovne dolžine vidne svetlobe. Ta se zato ob interakciji s prašnimi delci in vodnimi kapljicami v vseh svojih odtenkih odbije v različne smeri, pri čemer ohrani svojo belino.

Molekule plinov pa so nasprotno manjše od valovne dolžine vidne svetlobe. Zato nekaj te svetlobe ob trku absorbirajo in nato razpršijo v različne smeri. Pri tem je absorbirana barva enaka razpršeni. Prednost pri absorpciji imata kratkovalovni modra in vijolična svetloba, medtem ko se rdeča, rumena in zelena svetloba precej slabše razpršijo – njihova valovna dolžina je namreč daljša. Kljub temu, da je vijolična svetloba najbolje razpršena, pa neba ne vidimo vijoličnega, ker naše oči lažje zaznajo modro barvo. Modra svetloba po interakciji s kisikovimi atomi tako doseže naš pogled iz različnih kotov, zato vidimo celotno nebo kot eno samo modrino. Ta pojav imenujemo Rayleighovo sipanje svetlobe.

Videli smo, kako ozračje vpliva na to, kako vidimo nebo in sonce. Če Zemlja ne bi imela ozračja, ki bi razpršilo svetlobo, da bi ta dosegla naše oči, bi bil pogled na sonce in nebo tak, kot ga imamo z Lune ali iz katere druge točke v vesolju. Sonce bi videli kot zelo svetlo, belo zvezdo, potopljeno v črnino morja.

Kjer se srečata nebo in zemlja

Intenzivnost modre barve na nebu ni povsod enaka. Opazimo lahko, da je nebo nad nami bolj modro kot nebo proti obzorju, ki postopoma bledi. Ključnega pomena je namreč smer opazovanja – kajti svetloba, ki pripotuje do opazovalca iz smeri obzorja, preide mnogo daljšo pot kot svetloba iz zenita. Modra svetloba se na tej poti večkrat razprši v vse smeri, zato je takrat, ko doseže naše oči, manj intenzivna in svetlejša.

Isti princip povečanega sipanja svetlobe lahko tudi razloži, zakaj so pri opazovanju gorskih grebenov in hrbtov tisti bolj oddaljeni bledosivi in manj razločni, bližnje pa nasprotno vidimo jasneje in v temnejših odtenkih. V vrsti sorodnih pojavov je tudi ta, da je nebo svetlejše barve, ko ga opazujemo iz doline. Če pa se povzpnemo v gore, si nebo nadene živahnejšo barvo. Temu botrujejo predvsem večji delci, ki jih vsebuje prah v nižjih plasteh ozračja. Na teh se namreč bolj sipljejo tudi dolgovalovne sestavine svetlobe, zaradi katerih modrina nekoliko zbledi. Podobno “modrejše” nebo opazimo tudi po dežju ali nevihti, ki spere ozračje. Če potegnemo vzporednico, lahko vidimo, da je modrina neba v določenih primerih lep pokazatelj čistosti ozračja. Bolj modro kot je nebo, čistejše je naše ozračje.

Kako naj v te splošne “modre” zakonitosti vključimo toplo žarenje neba ob sončnem zahodu? Ko sonce zahaja, mora sončna svetloba skozi ozračje do nas prepotovati daljšo pot. Zato je sipanja modre svetlobe, ki nas ne more več doseči, še več. Zaradi tega sipanja modre svetlobe dobijo prosto pot tudi dolgovalovne rdeča, oranžna in rumena svetloba, ki skozi ozračje do nas pripotujejo neovirano – to pomeni v neposrednih žarkih, z malo sipanja ali brez njega. Ker ni sipanja, se namesto celotnega neba obarvata rdeče le Sonce in področje okoli Sonca.

Barva ob sončnem zahodu pa je odvisna tudi od čistosti ozračja. V čistem ozračju je zarja rumena in komaj opazna. Če pa je ozračje umazano zaradi onesnaženja, požarov, peščenih viharjev ali vulkanskih izbruhov, nebo žari rdeče. Oranžni sončni zahodi so zaradi solnatih delcev značilni za nebo nad morjem.

Kaj pa oblaki?

Tudi oblaki so del neba, pa vendarle niso modri, temveč beli. Razlog tiči v njihovi sestavi. Že v začetku smo namreč ugotovili, da so prozorne kapljice vode, ki tvorijo oblake, večje od svetlobne valovne dolžine, zato enako dobro sipajo svetlobo vseh valovnih dolžin. Podobno je tudi z meglo.

Modre ni nikoli dovolj

Kljub vsem strokovnim fizikalnim razlagam naravnih nebesnih pojavov pa ti človeka navsezadnje še vedno puščajo brez besed. Neizrekljiva lepota teh “čudes narave” pozornega opazovalca razoroži samoljubja in ga odpre proti svežini svobode, ki jo uživajo ptice, ko razprejo peruti in v letu zarežejo v modrino neba. Težko se bomo naveličali žarečih sončnih zahodov, sinje modrega opoldanskega neba ali črede pobeglih belih ovčic na njem …