Het dagelijkse mysterie van kleur
Elke dag zien we de zon aan de hemel staan en ervaren we de blauwe kleur van de lucht. Het zijn zulke alledaagse verschijnselen dat we er zelden bij stilstaan hoe fascinerend de wetenschap erachter is. Waarom is de lucht eigenlijk blauw en niet paars, groen of oranje? En waarom nemen wij de zon als geel waar, terwijl het in werkelijkheid een witte ster is? Voor iedereen die zich deze simpele, maar diepgaande vragen weleens heeft gesteld, bieden we hier een heldere uitleg die voor iedereen te begrijpen is.
De truc van het licht en de atmosfeer
Om dit fenomeen te begrijpen, moeten we eerst kijken naar twee hoofdrolspelers: zonlicht en de atmosfeer van de aarde. Zonlicht lijkt wit, maar het is in werkelijkheid een mengsel van alle kleuren van de regenboog. Denk maar aan een prisma dat wit licht opsplitst in rood, oranje, geel, groen, blauw, indigo en violet.
Lichtverstrooiing: Rayleigh's bijdrage
Wanneer dit witte zonlicht de aarde bereikt, moet het door onze atmosfeer heen. De atmosfeer bestaat uit gassen, voornamelijk stikstof en zuurstof, en heel kleine deeltjes. Deze deeltjes zijn veel kleiner dan de golflengtes van het zichtbare licht.
Dit zorgt voor een proces dat Rayleigh-verstrooiing wordt genoemd. Korte golflengtes van licht, zoals blauw en violet, worden door deze kleine deeltjes veel sterker in alle richtingen verspreid dan de langere golflengtes, zoals rood en oranje. Stel je voor dat de kleine gasmoleculen fungeren als kleine stuiterballen voor blauwe knikkers, terwijl ze rode knikkers grotendeels doorlaten.
Waarom niet paars?
Als violet de kortste golflengte heeft, zou je denken dat de lucht paars zou moeten zijn. Er zijn twee redenen waarom we blauw zien. Ten eerste zendt de zon zelf iets minder violet licht uit dan blauw licht. Ten tweede zijn onze ogen gevoeliger voor de kleur blauw dan voor violet. De combinatie van de intensiteit van het blauwe licht en de gevoeligheid van onze receptoren in de ogen zorgt ervoor dat de overheersende kleur die wij waarnemen, helder blauw is.
De gele verschijning van de zon
Als het blauwe licht overal naartoe wordt verstrooid om de lucht blauw te maken, wat blijft er dan over dat de zon geel maakt? Het licht dat direct van de zon naar onze ogen komt, is het licht dat de minste verstrooiing heeft ondervonden. Omdat het blauwe deel van het spectrum grotendeels is weggefilterd door de atmosfeer, blijft er een licht over dat iets verschoven is richting de langere golflengtes: geel en rood.
Overdag, wanneer de zon hoog staat, is de weg door de atmosfeer kort, waardoor de verstrooiing minimaal is en de zon er overwegend wit uitziet met een lichte gele gloed. Het is de afwezigheid van het blauw dat de gele tint veroorzaakt.
Wat gebeurt er bij zonsopgang en zonsondergang?
Dit effect wordt veel dramatischer wanneer de zon laag aan de horizon staat, zoals bij zonsopkomst of zonsondergang. Op die momenten moet het zonlicht een veel langere en dikkere laag atmosfeer doorkruisen. Bijna al het blauwe en zelfs groene licht wordt verstrooid, waardoor alleen de meest hardnekkige, langgolvige kleuren – rood, oranje en soms diep geel – onze ogen direct bereiken. Dit verklaart de spectaculaire rode luchten bij het einde van de dag.
