Hvilken farve har himlen?

Hej Spørg om Fysik
Når solen går ned, så ser vi det hvide lys´ farvespekter, men hvis jeg står og kigger på dette fænomen (solnedgangen), så vil himlen over og bag mig stadig være blå. Hvordan kan det være?

Med venlig hilsen
S T

Først hvorfor er himlen normalt blå. Solen sender det, vi kalder hvidt lys, ned imod jorden. Hvis vi ser på den, ses den som en rødgul kugle (det bør man ikke gøre, men se på et billede dannet med en kikkert, da direkte iagttagelse skader øjnene).

Når lyset fra solen rammer atmosfæren behandles lyset forskelligt afhængigt af farven dvs. bølgelængden. Rødt er ret langbølget, violet er ret kortbølget med ca. den halve bølgelængde af rødt. Violet er ca. 0,400 µm, rødt ca. 0;700 µm.

Lyset spredes på luftmolekylerne (eller atomer) og den spredningslov som kaldes Rayleigh-spredning (fremsat 1871), der gælder, og det betyder, at kortbølget lys spredes mere end langbølget lys, altså violet og blå spredes meget, rødt kun lidt. Med de angivne bølgelængder spredes det violette ca. 9 gange mere end det røde. Det at himlen ses blå betyder ikke, at alting ses blåt. Det lys, der kommer ned og belyser ting, er stadig hvidt.

Det vi ser er ikke er himlens farve

Lyset imellem disse grænser spredes også, men imellem de to grænser. Vi ser derfor himlen blå i alle retninger, fordi det vi ser, ikke er himlens farve, men det spredte lys fra solen (himlen ude fra rummet ser ud som nathimlen hele tiden dvs. sort). Der sker også en vis dæmpning, som er farveafhængig, bl.a. på grund af støv og vanddamp eller dråber. Det har stor betydning for vores syn.

Hvis der ikke var spredning, ville der kun ske belysning ved refleksion fra vore omgivelser (som i projektørlys om natten). At stå midt i Sahara i solskin og på månen er synsmæssigt meget forskellige oplevelser.

Lyset om aftenen

Om aftenen kommer lyset fladt ind og kommer derfor igennem et meget tykkere atmosfærelag end midt på dagen. Det betyder, at den blå farve og tildels det grønne lys spredes helt væk. Tilbage bliver det røde og gule lys, som man så ser ved solnedgang (og for morgenmennesker opgang). Himlen bliver altså rød og gul, afhængigt af hvor nær solen er ved horisonten. Det lys der ikke går igennem et tykt luftlag, men rammer atmosfæren over vore hoveder, kommer dog stadig ned som blåt lys, fordi det ikke skal igennem et tykt luftlag. Himlen er altså normalt blå over os.

Er himlen altid blå?

Den blå himmel er et kvantitativt fænomen. Dvs. en anden atmosfære med f.eks. mere luft ville føre til andre nuancer. Hvis man flyver i stor højde – f.eks. i 12 km’s højde - og flyet af en eller anden grund vipper, så man kan se himlen, så vil den være over i det sorte. Fordi man kun har ca. 20% af luftmassen over sig. Og så er der ikke så megen Rayleigh-spredning.

Lyset kan imidlertid også blive påvirket af skyer. De er små vanddråber (eller iskrystaller), hvilket ses tydeligt når solen står i en passende vinkel i forhold til et regnvejr, så der dannes en regnbue i vanddråberne (forudsætning at lyset kommer ind bagfra så dannes regnbuen i en vinkel på ca. 41-42 grader med det indkomne lys). Der sker en brydning af lyset i den enkelte regndråbe.

Skyer kan også påvirke lyset både ved at dæmpe det og ved at farve det. Man kan altså få andre farver frem i specielle tilfælde, når der er tynde skyer i lysets strålegang. Desuden kan man få det røde solnedgangslys reflekteret fra skyernes underside, som kan være efter solnedgang.

Refraktion i atmosfæren

Vær i øvrigt opmærksom på, at når man ser solen ramme horisonten, f.eks. over Vesterhavet, sker der refraktion i atmosfæren (brydning i luftlaget). Der sker vel refraktion hele tiden, men det har særlig interesse ved op-/nedgange.

Solen har en diameter på ca. ½ grad set her på jorden, og refraktionen løfter den ca. ½ grad, dvs. når solen ses at ramme horisonten, er den lige præcis under den i virkeligheden.

Vort øje er normalt mindst knap 2 meter over havet, den horisont vi ser bestemmes af højden, des højere man står des lavere og længere ude er horisonten. Den vinkel horisonten så ses med, kaldes kimingdalingen. Des højere man står des længere væk er horisonten. Den har betydning når solhøjden måles med en sekstant.

Refraktionen bevirker også, at solen kan virke lidt fladtrykt. Både sol og måne virker større nær horisonten. Det er de ikke. De virker bare sådan, når vi har noget jordisk at sammenligne dem med.

Med venlig hilsen
Malte Olsen
Aksel Walløe Hansen