Miért kék az ég – és miért nem lila, ha a rövidebb hullámhossz jobban szóródik?

Az ég kék színe a Rayleigh-szórás nevű fizikai jelenségnek köszönhető – de van benne egy csavar, amiről kevesen tudnak. Amikor a napfény belép a légkörbe, a különböző hullámhosszú fénysugarak különböző mértékben szóródnak szét a levegő nitrogén- és oxigénmolekuláin. A szórás intenzitása a hullámhossz negyedik hatványával fordítottan arányos – ezt Lord Rayleigh írta le 1871-ben.

Ez alapján a lila (ibolya) fénynek kellene dominálnia, hiszen annak rövidebb a hullámhossza, mint a kéknek! De három ok miatt mégsem lilát látunk:

Először is, a Nap nem egyenlően sugároz minden hullámhosszon. A napfény spektrumában kevesebb az ibolya komponens, mint a kék – a Nap felszíni hőmérséklete (kb. 5500°C) miatt a kibocsátási csúcs a zöld-sárga tartományban van, és az ibolya felé meredeken csökken az intenzitás.

Másodszor, a légkör felső rétegei – különösen az ózonréteg – elnyelik az ibolya fény egy részét, mielőtt az elérné a szemünket. Az ózon molekulái különösen hatékonyan szívják fel az ultraibolya és az ibolya tartományú fényt.

Harmadszor – és ez talán a legmeglepőbb – az emberi szem egyszerűen nem olyan érzékeny az ibolya fényre! A retinánkban három típusú csap (kúp) sejt található, és a rövid hullámhosszúra érzékeny csapok (S-csapok) valójában a kék színre reagálnak a legerősebben, nem az ibolyára. Tehát még ha több ibolya fény érkezne is, az agyunk akkor is inkább kékként értelmezné.

Érdekesség: a Marson az ég naplemente idején kékes árnyalatú, mert a vékony, poros légkör másként szórja a fényt. A portömecsek az ún. Mie-szórást okozzák, ami a hosszabb hullámhosszú fényt szórja el, és a rövidebb kéket engedi át – pont fordítva, mint a Földön! A napközbeni marsi ég viszont vöröses-barnás a lebegő porszemcsék miatt.

A Titánon – a Szaturnusz legnagyobb holdján – az ég narancssárga, mert a sűrű nitrogén-metán légkör teljesen másként viselkedik. Minden égitest ege egy ujjlenyomat: elárulja, miből áll a légköre.