Sokak számára talán idegenül hangzik, de tény: az égnek nincs saját színe. Amikor tehát azt mondjuk: „az ég kék”, olyankor annak nem egy alaptulajdonságát, hanem egy állapotát neveztük meg.
Ez egyébként több évszázadon át korántsem volt magától értetődő, pedig nyilván a régiek is úgy gondolták, hogy a levegőnek önmagában nincs színe. (Az égbolt egyébként légkör nélkül fekete lenne, csupán a Nap és a csillagok fehér fénye látszana benne.) Annak a feltárása, hogy miért látjuk innen lentről mégis kéknek az eget meglehetősen hosszú folyamat volt, amely egészen a 19-dik század végéig tartott.
Hány kutató kellett ehhez?
Elsőként a reneszánsz egyik legnagyobb művésze-tudósa, Leonardo da Vinci (1452-1519) kezdte el tanulmányozni, hogy vajon mitől is lehet kék az égbolt. Ő abból indult ki, hogy a levegőben nemcsak gázok, hanem páracseppek is vannak, amelyek nemcsak magukba zárják, de vissza is verik a fényt. Ezt a kettősséget már csak azért is feltételezte, mert egy kirándulása alkalmával az Alpokban azt vette észre, hogy minél magasabbra ment, annál sötétebb kéknek látta az égboltot. És mivel festőként sokat foglalkozott a fény természetével, azt már tudta, hogy az egyes színek világossága-sötétsége attól is függ, hogy milyen anyaggal kerülnek kapcsolatba.
|
| Ha vakító felhők is vannak az égen, azok csak még jobban kiemelik a színét. |
Így amikor az égbolton látható változásokat a páracseppekkel való találkozással magyarázta, annyiban közel járt az igazsághoz, hogy egy anyagi kölcsönhatást feltételezett a jelenségek mögött. Csak ekkor még nem tudott nevet is adni a jelenségnek, amely pedig az elnyelődés. Az égbolt ugyanis attól kék, hogy ha nem is a vízcseppek, hanem a levegő gázmolekulái úgy verik vissza, illetve nyelik el a fényt, hogy ennek a folyamatnak a során a kék sokkal nagyobb mértékben szóródik szét, mint a többi szín.
A Napból érkező fény ugyanis több szín összegződése. A fehér színt hét különböző hullámhosszúságú szín alkotja: a vörös, a sárga, a zöld, a kék, az indigó és az ibolya, amelyek közül a kék ezek szerint kiemelt szerepet kap.
A következőkben Isaac Newton (1642-1727.) volt az, aki ugyanezen az úton lépett tovább.
Ő a maga korában már korszerűbb eszközökkel is tudott optikai kutatásokat végezni, így például elődje, Roger Bacon egy fontos feltételezését is be tudta bizonyítani. Ennek lényege, hogy a prizmán megfigyelhető színeket nem az eszköz színező hatása hozza létre, hanem azok a rajta áthaladó fehér fény alkotóelemei. Vagyis a prizma a részeire bontja a fényt, ami jelentősen megkönnyíti a fény tanulmányozását. Mindezek során Newton nemcsak annak fontos feltételezéséhez jutott el, hogy a fénynek részecsketermészete is van, hanem arra is rájött, hogy a kék szín kialakulásában a légköri elnyelődések játsszák a legfontosabb szerepet.
|
| Esténként gyakran égő vörösben tündöklik az égbolt. Ennek az az oka, hogy ilyenkor a Nap fénye rézsútosan éri el a felszínt, és így a sugarainak vastagabb levegőrétegen kell keresztüljutniuk. És mivel eközben a rövidebb hullámhosszak szinte teljesen elnyelődnek, a nagyobb hullámhosszú és kevésbé szóródó színek válnak uralkodóvá. Mi pedig a megmaradt zöld, sárga és narancsszínű sugarak keverékeként vörös színt látunk. (Kép forrása) |
Ekkor tehát a mechanizmus lényegét már ismerték, és csupán a részletek megismerése volt hátra. Ennek munkáját végezte el azután John William Strutt, ismertebb nevén Lord Rayleigh (1842 -1919) angol fizikus, aki 1871-ben megadta a jelenség ma is érvényes magyarázatát. Ő jött rá, hogy a Földet érő fehér fény épp úgy halad át a Föld légkörén, mintha az egy prizma volna, amely pedig megtöri és szétszórja az összetevőit. A nagy rezgésszámú kék szín pedig azért élvez ebben előnyt, mert a többinél rövidebb, kisebb hullámokban érkezik, és emiatt a kisebb gázmolekulákon is jobban szóródik.
Az ehhez szükséges, bizonyító erejű számításokat pedig Albert Einstein (1879 -1955.) végezte el és tette közzé egy 1911-es dolgozatában. Így negyedikként ő zárta le azon fizikusok sorát, akik hozzájárultak a „miért kék az ég?” kérdésének teljes feltárásához. (Forrás)
Ekkorra az is kiderült, hogy ha csak a hullámhossz lenne a perdöntő, az égen a kéknél rövidebb hullámhosszú ibolya fénynek kéne a legjobban szóródnia, és így az ég lilás lenne. Hogy mégsem ezt látjuk, annak két oka van: az egyik, hogy a lilát sokkal mohóbban nyeli el a légkör felső tartománya, a másik, hogy mivel a légkörben sok olyan szennyeződés is található, amelynek molekulái nagyobbak a levegő gázmolekuláinál, ezek miatt inkább a valamivel nagyobb hullámhosszúságú kék fény előnyös helyzetbe kerül a szóródás terén.
Ráadásul az emberi szem a szerkezeténél fogva érzékenyebb a kék fényre, mint az ibolyára, amiért is sokkal könnyebben meg is látjuk ezt a színt az égbolton, mint a többit.
A dolog érdekessége, hogy az ember háziállatai közül a kutyák és a macskák szeme ugyancsak erre a színre a legérzékenyebb. Igaz, mindkét emlős látása eltér az emberétől, főként a színlátás terén. Ezek az állatok ún. dikromatikus látással rendelkeznek, vagyis a szemükben kétféle színérzékelő csapsejt található. (Az emberi szemben három ilyen csapsejt van.) Emiatt a kutyák és a macskák nem látják a színeket olyan széles spektrumban, mint az emberek, abban ugyanakkor nem térnek el tőlünk, hogy a színek közül ők is a kékes és a sárgás színekre érzékenyek. És bár így sok mindent másként látunk, mint a legkedvesebb háziállataink, abban biztosak lehetünk, hogy a felettünk lévő égbolt nekik is, nekünk is nagyjából ugyanazt a kékséget jelenti.
Lévai Júlia