Obsah:
Daniel Brown, lektor astronomie, Nottingham Trent University
Barva roku 2022 bude podle výrobce barev Dulux "jasné nebe".
Tato jemná světle modrá se může jistě zdát povědomá. V závislosti na tom, kde a v kterou denní dobu se díváte na oblohu, můžete očekávat, že zahlédnete záblesk podobné barvy.
Přesto si udělejte čas a sledujte oblohu od obzoru až po prostor nad hlavou, za každého počasí a od úsvitu do noci, a samozřejmě uvidíte, že je plná mnoha barev. Během stovek let fyzici pracovali na tom, aby pochopili, proč obloha obsahuje tolik odstínů, od nesčetných modrých až po červenou a dokonce i zelenou. Zde je to, co jsme se naučili a na co si dát pozor, když uvažujete o „jasné obloze“a ponoříte se do sledování oblohy.
Příbuzný: Ohnivý kruh zatmění Slunce ohromuje pozorovatele oblohy (Fotografie)
Sluneční světlo se skládá z různých elektromagnetických vln a jejich různé vlnové délky jsou spojeny s jinou barvou. Kratší vlny jsou vnímány jako modré, o něco delší jako žluté a ještě delší jako červené.
Když jsou tyto vlny vidět dohromady, vypadají bílé. Ale toto světlo musí projít naší atmosférou, než se dostane k našim očím, a molekuly atmosféry jsou mnohem menší než vlnová délka slunečního světla. Když světlo dopadá na tyto molekuly, rozptylují je do všech různých směrů. Tento efekt se nazývá Rayleighův rozptyl.
V tomto procesu se rozptýlí více modřejšího světla, které má kratší vlnové délky, což má za následek, že obloha zmodrá kamkoli se podíváte. Slunce mezitím vypadá žlutěji, protože světlo z něj nyní postrádá delší modré vlnové délky.
Přidání bílé
Ale denní obloha není všude stejně modrá. S větší pravděpodobností najdete jasnou oblohu Dulux blíže k horizontu, kde je modrá více vybledlá nebo světlejší.
Jedná se o dopad Mieho rozptylu, což je podobný proces jako Rayleighův rozptyl, ale způsobený většími částicemi (jako je vodní pára nebo jemné částice znečištění v malých kapičkách). Tyto typy částic odstraňují červené, žluté a modré barevné složky z bílého světelného paprsku stejným způsobem a nemění barvu světla procházejícího atmosférou nebo rozptylovaného zpět k pozorovateli. To vede k tomu, že obloha zbělá kromě modré způsobené Rayleighovým rozptylem.
Vliv bílé v modré obloze zesiluje směrem k horizontu, kde světlo musí projít mnohem větší částí zemské atmosféry, aby dorazilo k pozorovateli. Pozorované různé tóny a odstíny modré se stávají přírodní vizualizací toho, z čeho se aktuálně atmosféra skládá. Čím bělejší, tím více částic navíc.
Nástroj pro měření počtu částic suspendovaných na obloze vyvinul Horace Bénédict de Saussure, švýcarský geolog a horolezec z 18. století. Nazývá se kyanometr a je to barevné kolečko s 53 různými barvami, které může pozorovatel porovnat s oblohou.
Ozonová modrá za soumraku
Pokud budete sledovat oblohu za soumraku, uvidíte brilantní zobrazení barev, které zachytí intenzivní červené tóny zvláště blízko směru zapadajícího slunce. Vzhledem k tomu, že sluneční večerní světlo prochází mnohem větší částí naší atmosféry, než když je Slunce výše na obloze, v době, kdy k nám dorazí, ztratilo velkou část své modré složky prostřednictvím Rayleighova rozptylu. Pokud jsou aerosoly přítomny výše v atmosféře – například způsobené sopečnými erupcemi – může to být mnohem rozsáhlejší a barevnější.
Jakmile bude slunce pod obzorem, uvidíte na obloze opět výraznou modrou barvu. Toto nelze plně vysvětlit rozptylem Rayleigh nebo Mie. Místo toho je to způsobeno přítomností ozónu (bezbarvý nebo světle modrý plyn), který světlo nerozptyluje, ale absorbuje ho a rozbíjí.
Jeho dopad je patrný pouze tehdy, když sluneční paprsky musí projít ještě více atmosférou, aby se k nám dostaly (jako když se šíří zpoza horizontu). Ozón pak silně absorbuje červené a oranžové světlo, takže malé množství světla, které vidíme na soumrakové obloze, je modré.
Červená a modrozelená noc
Vydejte se v noci na místo bez světelného znečištění a jeho oranžová záře oblohy a možná si všimnete, že i přes nedostatek slunečního světla není noční obloha vůbec černá. Místo toho můžeme někdy pozorovat to, čemu se říká vzduchová záře, což je naše vlastní atmosféra vyzařující slabé světlo. To je způsobeno atomy - hlavně kyslíkem a dusíkem - tvořícími molekuly ve výšce 60 až 190 mil (100 až 300 kilometrů).
Tato záře je vždy přítomná, ale obvykle je příliš slabá na to, aby byla vidět. Přispívá ale k tomu, že se obloha zbarví do velmi tmavě červené nebo modrozelené barvy. Můžete to zachytit fotoaparáty, které jsou citlivější než oko. Ale při nízké úrovni osvětlení naše oči ztrácejí barevné vidění a vidí pouze šedou tmu.
Barvy oblohy nám tímto způsobem ukazují, jak může světlo interagovat s naší atmosférou. A díky této vědě jsme se dokonce naučili, jak rozpoznat a prozkoumat známky života na obloze planet mimo naši sluneční soustavu (exoplanety) pomocí analýzy světla z nich. Stopy atmosféry byly poprvé změřeny v roce 2001 u exoplanety HD 209458 b - někdy nazývané Osiris - v souhvězdí Pegasa. V roce 2019 dokonce vědci objevili stopy vody v atmosféře exoplanety (K2-18 b), která má teploty, které by mohly podporovat život, jak ho známe.
