Pitanje zašto je nebo plavo spada među ona koja djeca najčešće postavljaju, a odrasli najteže objašnjavaju. Česti odgovori, da se u nebu ogleda more ili da je zrak sam po sebi plav, nisu tačni. Pravi razlog je u susretu sunčeve svjetlosti s molekulama plinova u atmosferi.
Bijela svjetlost sastavljena od boja
Sunčeva svjetlost izgleda bijelo, ali je mješavina svih boja duge. To se vidi kada prođe kroz staklenu prizmu ili kroz kapi kiše. Svaka boja ima svoju talasnu dužinu: crvena najdužu, a plava i ljubičasta najkraću među bojama koje oko vidi.
Zrak se uglavnom sastoji od molekula dušika i kisika, koje su mnogo manje od talasne dužine vidljive svjetlosti. Kada svjetlost naiđe na tako sitne čestice, one je raspršuju na sve strane, ali ne podjednako. Kratke talasne dužine raspršuju se mnogo jače od dugih: plava svjetlost nekoliko puta više od crvene.
Pojavu je u 19. stoljeću opisao britanski fizičar lord Rayleigh, pa se po njemu zove Rayleighovo raspršenje.
Plavo sa svih strana
Crvena i žuta svjetlost kroz atmosferu prolaze uglavnom pravo, od Sunca do oka. Plava se putem odbija od molekule do molekule i do nas stiže iz svih pravaca. Zato je nebo plavo kuda god da pogledamo, a ne samo u blizini Sunca.
Ovdje se nameće logično pitanje: ako se ljubičasta svjetlost raspršuje još jače od plave, zašto nebo nije ljubičasto? Razloga je više:
- Sunce zrači manje ljubičaste nego plave svjetlosti,
- dio ljubičaste svjetlosti upije se u višim slojevima atmosfere,
- ljudsko oko je na ljubičastu znatno manje osjetljivo nego na plavu.
Crveni sumrak, bijeli oblaci
Pri izlasku i zalasku Sunce je nisko nad horizontom, pa njegova svjetlost do nas prolazi kroz mnogo deblji sloj zraka nego u podne. Na tom dugom putu većina plave svjetlosti se rasprši u stranu i ne stigne do posmatrača. Ostaju narandžasta i crvena, pa Sunce i nebo oko njega dobijaju tople boje.
Oblaci su bijeli iz drugog razloga. Kapljice vode i kristali leda mnogo su veći od molekula zraka i sve boje raspršuju približno jednako, pa svjetlost koja od njih dolazi ostaje bijela. Iz istog razloga nebo iznad zagađenih gradova ili u sparnim danima izgleda blijedo i mliječno: u zraku je mnogo krupnijih čestica.
Kakvo je nebo drugdje
Boja neba zavisi od atmosfere. Na Mjesecu, koji atmosfere praktično nema, nema ni raspršenja, pa je nebo crno i usred dana, a Zemlja se s njegove površine vidi na potpuno tamnoj pozadini. Na Marsu, gdje je atmosfera rijetka i puna sitne prašine, snimci letjelica pokazuju dnevno nebo žućkastosmeđe boje, dok je zalazak Sunca plavičast, obrnuto nego na Zemlji.
