Waar komt het blauw van de hemel vandaan? Waarom heeft die uberhaupt een kleur? Lichtstralen gaan immers in principe rechtdoor: als we dus naast de zon kijken, zouden we eigenlijk geen licht moeten zien, hoogstens wat sterren, en verder gewoon zwart. Astronauten die buiten de dampkring vliegen, zien dat ook zo. De dampkring brengt de lichtstralen kennelijk van het rechte pad: hij verstrooit het licht, althans een deel ervan. Dat dit door stofdeeltjes gebeurt, is vrij logisch. Maar het gebeurt ook al door volstrekt schone lucht.
Eigenlijk is dat gek: lucht is transparant voor vrijwel het hele zichtbare deel van het spectrum. Vanwaar dan die verstrooiing? Dat komt doordat de moleculen in de lucht, ook al zijn ze elektrisch neutraal, uit positieve kernen en negatieve elektronen bestaan. In het wisselende elektro-magnetische veld, waaruit lichtgolven tenslotte bestaan, komen de positieve en negatieve ladingen in beweging, zoals dat in feite ook gebeurt in de een antenne van radio of TV. De ladingen worden a.h.w. uit elkaar getrokken, en er ontstaan kleine dipooltjes: de moleculen worden “gepolariseerd”, in het ritme van de wisselingen van de velden. En doordat ze nu zelf als een zend-antenne gaan werken, zenden ze licht uit met precies dezelfde frequentie (dus dezelfde kleur), als het oorspronkelijke licht. Het verschil is dat dit uitgezonden licht nu wél alle kanten op gaat. Het resultaat is dus dat licht door de lucht wordt verstrooid, al is dat verstrooide licht erg zwak.
Govert legt op Wetenschap101 uit waarom het fonkelen van de ster Sirius en de kleur van de ondergaande zon alles te maken hebben met de rode mistlampen van auto’s.
101 slimme vragen
Het eerste vragenboek van Kennislink is verschenen! Een boek met 101 slimme vragen, ingestuurd door onze lezers, met antwoorden vanuit de wetenschap. In ’Waarom worden mannen kaal?’ combineren we wetenschappelijke diepgang met heldere uitleg. Al onze vakgebieden komen er in aan bod, van biologie tot natuurkunde, taalwetenschap en geschiedenis. Voorbeelden van vragen:
- Hoe dromen blinde mensen?
- Groeit haar sneller in de zomer?
- Waar hangt de iCloud?
- Wanneer is het Nederlandse aardgas op?
- Bestaat de G-spot?
- Is arm zijn ongezond?
Hier kun je het boek bestellen.
En heb je zelf een nieuwe vraag? Stel hem hier
Dit verklaart nu waarom we licht zien naast de zon, maar nog niet waarom dat licht blauw is. Dit laatste komt doordat die verstrooiing niet voor alle kleuren even sterk is. Ze is voor blauw veel sterker dan voor rood. Om precies te zijn: voor moleculen en kleine stofdeeltjes is de verstrooiingsintensiteit omgekeerd evenredig met de vierde macht van de golflengte. En omdat blauw een veel kleinere golflengte heeft dan rood (dat scheelt bijna een factor 2), is de verstrooiing daarvan véél sterker dan van rood (dus bijna een factor 16).
De moraal van het verhaal is dus dat de zonnestralen, die alle kleuren van de regenboog bevatten, voor een klein deel van het rechte pad worden afgebogen. Dat deel vormt het verstrooide licht, dat ons oog via een omweggetje bereikt. En omdat dit vooral voor blauw het geval is, zien we blauw licht als we naast de zon kijken.
Nu wordt ook meteen duidelijk waarom de ondergaande zon zo rood is. Bij lage zonnestand wordt de luchtlaag waar de straling doorheen moet erg dik, en dus de verstrooiing erg groot. Het blauwe licht zal er nu bijna niet meer doorkomen: het wordt alle kanten op verstrooid. Het rode deel van het spectrum wordt weinig verstrooid, gaat gewoon rechtdoor, en zorgt zo voor de prachtige rode kleur van de ondergaande zon.
