|
Waarom is de hemel blauw terwijl het heelal zwart is?
Als je naar de lucht kijkt is deze blauw. Dit kan geen reflectie van zeewater zijn, omdat dit ook boven de wolken het geval is. In de ruimte is de hemel echter zwart. Hoe is dit te verklaren?
Het heelal is zwart, omdat het leeg is en dus kleurloos. Materie heeft wel een kleur vanwege de manier waarop het verschillende kleuren (zon)licht absorbeert, reflecteert of verstrooit. Bij afwezigheid van materie is er dus geen reflectie of verstrooiing en dus zie je zwart, wat de afwezigheid van het licht aangeeft. Om deze reden is de hemel zwart als we vanuit de ruimte kijken. Bij de blauwe hemel die we vanaf de Aarde zien is dit heel anders, omdat we ons nu onder een luchtlaag bevinden waar we doorheen moeten kijken. Deze lucht bestaat uit kleine deeltjes die we moleculen noemen en de elektronen die gebonden zijn aan deze moleculen verstrooien het zonlicht dat erop schijnt. Dit verstrooien betekent dat een luchtmolecule een lichtdeeltje (foton) afbuigt en dus in een andere richting verder stuurt. Op deze manier legt een foton een soort dronkemansgang gang af door de lucht. Deze vorm van verstrooiing wordt Rayleigh-verstrooiing (Rayleigh scattering) genoemd. Het blijkt zo te zijn dat het effect van Rayleigh-verstrooiing sterker is voor fotonen met een hoge frequentie ν ofwel een korte golflengte λ, namelijk met ongeveer ν4. Voor zichtbaar licht en in normaal Nederlands betekent dit dat blauw licht sterker verstrooid wordt dan rood licht. Op een onbewolkte dag reist het meeste licht van de Zon in een rechte lijn van de Zon naar ons oog. Dat is de reden dat we de Zon kunnen zien waar zij staat. Met name blauw licht wordt echter sterk verstrooid en dat betekent dat veel blauwe fotonen eerst een paar keer van richting veranderd worden voordat ze ons oog bereiken. Het gevolg is dus dat we deze blauwe fotonen van alle kanten zien komen, zodat de hemel in alle richtingen blauw lijkt. Overigens is het zelfs zo dat verafgelegen, besneeuwde bergen (want daar is het het best zichtbaar) een blauwachtige waas over zich heen hebben hangen. Deze blauwe waas is weer verstrooid zonlicht, en je zou kunnen zeggen dat de lucht tussen jou en die bergen blauw van kleur is (hoewel redelijk transparant). De Rayleigh-verstrooiing verklaart ook waardoor de Zon en de hemel rood kleuren bij zonsondergang. Zie: Wat is avondrood? Zie ook: De Aarde |