Waarom is de lucht blauw?

Om deze vraag goed te kunnen beantwoorden, is het belangrijk om te weten wat licht is. Licht is elektromagnetische straling. Zonder het natuurkundig al te ingewikkeld te maken, kun je stellen dat licht bestaat uit allemaal kleine 'energiepakketjes'. Die 'energiepakketjes' heten fotonen. Om het makkelijker te begrijpen kun je fotonen voorstellen als hele kleine deeltjes, maar een écht deeltje is het niet, want licht heeft geen massa.

Licht heeft golfeigenschappen. Zo hebben de fotonen, de 'lichtdeeltjes', een golflengte en frequentie. Blauw licht heeft een golflengte van zo'n 450 nanometer (nm), terwijl rood licht, aan de andere kant van het kleurspectrum, een golflengte heeft van zo'n 700 nm. Leuk en aardig allemaal, maar wat heeft dit te maken met de blauwe lucht?

Verstrooiing

Wel, dat heeft er mee te maken dat sommige 'lichtdeeltjes' makkelijker verstrooid worden. Het licht van de zon bevat alle kleuren die wij zien. Zonnestraling (de fotonen of 'lichtdeeltjes', zo je wil) dringen de atmosfeer binnen. In de atmosfeer bevinden zich luchtdeeltjes. Het licht, oftewel de fotonen, botsen op de deeltjes in de atmosfeer. Als gevolg hiervan wordt het licht in allerlei richtingen weerkaatst. Dit wordt ook wel verstrooiing van het licht genoemd.

Licht met een kortere golflengte (de violet/blauwe kant van het spectrum) botst echter vaker met luchtdeeltjes dan dat licht van een langere golflengte (de oranje/rode kant van het spectrum) doet. Zo wordt blauw licht tot wel 16 keer meer verstrooid dan rood licht! Rood licht rijkt dus relatief makkelijk tot het aardoppervlak, terwijl blauw licht veel vaker heen en weer wordt gekaatst in de atmosfeer. Het gevolg: de atmosfeer (de lucht) heeft een blauwe kleur.

En waarom is de zonsondergang dan rood?

Als de zon onder gaat, maakt de zon een hoek met het aardoppervlak. Hierdoor moet het licht een langere weg door de atmosfeer afleggen. Blauw licht wordt meer verstrooid, dus als het dan een langere weg door de atmosfeer aflegt, wordt deze kleur geleidelijk 'weggefilterd'. Dat gebeurt ook met veel andere kleuren. Rood en oranje licht, wat minder verstrooid wordt, blijft uiteindelijk over: de lucht kleurt oranjerood.

Niet alleen zonsondergang zorgt voor het fenomeen van een roodoranje lucht. Onlangs zagen we ook een oranjerode lucht tijdens de bosbranden in het westen van de VS. Door de rook van de natuurbranden zaten er veel meer deeltjes in de lucht waardoor het licht meer verstrooid werd. Alle kleuren buiten oranje en rood werden 'weggefilterd'.

Rode regenboog?

Tot slot kan het gebeuren dat je rond zonsopkomst of zonsondergang een regenboog ziet met alleen de kleuren rood en oranje; de rest van het kleurenspectrum is niet aanwezig en dat ziet er behoorlijk raar uit. Dit komt simpelweg omdat lichtdeeltjes van andere kleuren, zoals hierboven uitgelegd, het aardoppervlak niet of nauwelijks bereiken rondom zonsopkomst. De enige kleuren van de zon die door de waterdruppeltjes kunnen worden gebroken zijn rood en oranje en voila: een oranjerode regenboog.