23 augustus 2017

Waarom is de lucht overdag eigenlijk blauw? En niet violet?

Waarom is de hemel blauw?

Het was Lord Rayleigh – eigenlijk John William Strutt (1842-1919), de derde baron van Rayleigh – die het antwoord gaf op deze eenvoudige vraag. Het komt volgens hem door de verstrooiing van licht door deeltjes die kleiner zijn dan de golflengte van het licht. De hoeveelheid Rayleighverstrooiing – zoals het wordt genoemd – voor een lichtstraal is afhankelijk van de grootte van de deeltjes en de golflengte van het licht. De golflengte-afhankelijkheid is bijzonder sterk: de hoeveelheid verstrooid licht is omgekeerd evenredig met de vierde macht van de golflengte, 1 / \lambda^4 \!. Die sterke afhankelijkheid van de golflengte zorgt ervoor dat blauw licht veel meer wordt verstrooid dan rood licht: blauw licht heeft een golflengte die ongeveer twee keer zo kort is als rood licht, en blauw licht wordt daardoor 2 tot de macht 4 is 16 keer zo goed verstrooid. De atmosfeer verstrooit het licht naar alle kanten en geeft de zachtblauwe kleur behalve waar men de zon direct ziet. Maar waarom is de hemel dan niet violet – zoals terecht gesteld wordt in de XKCD-cartoon hiernaast? De golflengte daarvan is immers nog kleiner. Maar de verklaring daarvan is dat het menselijk oog niet zo gevoelig is voor violet (?paars) licht als voor blauw licht. Hieronder zie je een streep violet, dat zelf weer in het electromagnetisch spectrum gelegen is tussen indigo en ultraviolet:

Zou toch wel mooi zijn, zo’n violette hemel? Nou ja, eventjes dan, daarna weer gewoon lekker over op het vertrouwde blauw hoor.
[Update] Dankzij een tweet van Theo Dekkers kwam ik achter een animatiefilmpje dat Bruno van Wayenburg over deze ‘moeder aller waarom-vragen’ heeft gemaakt en dat je echt eventjes moet bekijken:

:bron: Bron: It’s OK to be Smart + Wikipedia.

Laat wat van je horen

*