Je obloha ve skutečnosti fialová? Proč vidíme nad hlavami modrou barvu a při západu Slunce červenou?

Je to jedna z nejstarších otázek na světě. Proč je obloha modrá? Kladl si ji například sir Isaac Newton, ale i spousta vědců před ním a po něm. Uspokojivou odpověď ale nenašli. 

Místo toho se objevovala jedna teorie za druhou. Některá tvrdila, že je to proto, že molekuly vzduchu mají modrou barvu, jiná uváděla, že jde o odraz od vodních ploch. Podle Newtona se obloha barví do modra, protože jde o smíchání noční tmavé barvy s bílou barvou přes den. Každá tato teorie se ale dala poměrně lehce vyvrátit, a vědci tak byli vždy opět na začátku.

Odpověď našel až v roce 1899 jistý Lord Rayleigh. Držitel Nobelovy ceny si totiž při testech všiml, že v temné místnosti je světlo rušeno částečky prachy. Zamyslel se proto nad tím, jestli právě rozptyl světla díky prachovým zrnkům v atmosféře nemohou stát za modrou barvou oblohy.

Tato teorie se zdála správná do doby, než zjistil, že obloha je modrá všude stejně. Pokud by ale někde byla větší koncentrace rozptylu světla, měla být tam být více modrá, než jinde. A to se nestalo. Musel proto pátrat dál a pohrával si s myšlenkou rozptylu světla na molekulách vzduchu.

Své teorie o rozptylu světla se zkrátka nevzdával, a udělal dobře. Na správnou cestu ho poté navedl sovětský fyzik Leonid Mandelštam, který tvrdil, že molekuly vzduchu jsou příliš malé na to, aby se na nich světlo rozptylovalo. Upozornil také, že molekuly vzduchu se stejně jako u každého plynu pohybují, a to velmi nahodile.

Právě tyto pohyby vytvářejí větší či menší shluky molekul, a na nich také dochází k rozptylu světla. A přesně to také způsobuje, že je obloha modrá. Teorie o modré obloze nazvaná Rayleighův rozptyl tak byla na světě a problém byl vyřešen. Zdánlivě.

Objevila se totiž další otázka, která vědcům nedala spát. A sice, proč tedy obloha není například červená nebo fialová. I na to je ale jednoduchá odpověď. Fialová barva poskytuje největší rozptyl světla, Slunce v ní ale svítí méně než v modré. Atmosféra ve fialové barvě také propouští méně záření než v modré, a třetím důvodem je naše oko. To totiž na fialovou barvu není tak citlivé, jako na modrou.

Jak je tedy možné, že při západu Slunce má obloha jinou barvu, než přes den? Odpověď je opět v rozptylu. Paprsky zapadajícího Slunce totiž musí urazit v atmosféře nejdelší dráhu a mají proto největší rozptyl. Většina modrého rozptylového světla se proto cestou ztratí a k nám dorazí až výsledná červená nebo žlutá barva Slunce.