Az ég kékje

Elsőként Leonardo da Vinci próbált rájönni, hogy miért kék az ég.

Úgy vélte, hogy a levegő közelről átlátszó, de vastag rétegben halványkék. Ez a halványkék szín aztán összeadódva, a világűr sötét háttere előtt erősebben látszik.

34 év múlva, 1508-ban, az Alpokban tett utazása alkalmával Leonardo újból tanulmányozta az ég színét. Észrevette, hogy a magas hegyek között az ég mélyebben kék, mint síkságon. Ennek okát abban látta, hogy a vékonyabb légrétegen jobban áttetszik a világűr sötétje. A kék szín létrejöttének magyarázatára föltételezte, hogy a levegőben lebegő apró, színtelen páracseppek "befogják" a fényt, és ezért kéknek látszanak. Bizonyítékul azt hozta fel, hogy a napsugarak által megvilágított füst is ilyen színű a sötét háttér előtt.

Newton még arra gyanakodott, hogy a fény anyagi részecskékből áll, ám Thomas Young 1801-ben rájött, hogy különböző rezgésszámú hullámokkal is leírható. Az ég legtisztább kékje az ultramarin, amelynek hullámhossza 475 nanométer (475 x 10^-9m).

A napfényből a kék színt kiválasztó részecskékre vonatkozó utalást szolgáltatott egy különös ajándék. A Bécsi Tudományos Akadémia 1850-ben egy eleven kaméleont kapott ajándékba. Az akadémikusok törték a fejüket, hogy mit kezdjenek vele, végül Ernst Wilhelm von Brücke fiziológus elhatározta, hogy megvizsgálja, hogyan tudja a kaméleon megváltoztatni a színét.

Mikroszkópos vizsgálattal rájött, hogy a kaméleon színváltoztató képességének két egymás feletti, pigmenteket tartalmazó bőrréteg az alapja. Az egyik fekete pigmentjeivel sötét háttérként szolgál a felső réteg átlátszó szöveteiben elosztott sárga pigmentek számára. Bürcke megállapította, hogy a kaméleon színváltozása a sárga sejtek bőrben való mozgásával függ össze. Ha ezek a felszínen vannak, a kaméleon zöldnek látszik, ha visszahúzódnak, akkor feketének. Tehát ugyanúgy, mint a levegő esetén: apró részecskék fekete háttér előtt.

A fiatal John William Strutt - a későbbi lord Raleigh - 1871-ben igen elegáns megoldást javasolt a színszóródás magyarázatára: a levegőben lebegő részecskéket a fény rezgésre gerjeszti, s ezek aztán minden irányba kisugározzák az elnyelt energiát. Raleigh formulája szerint a különböző irányokba szórt fény erőssége fordítottan arányos a fény hullámhosszának a negyedik hatványával.

A szóródásnak persze az az ára, hogy a légkörön áthaladó fény gyengül. Ennek az a meglepő következménye, hogy ki lehet belőle számítani a fényt szóró részecskék számát. 1899-ben Raleigh felismerte, hogy ezek száma éppen annyi, mint egy bizonyos levegőtérfogatban levő molekulák száma. Így kiderült, hogy a levegőnek nincs saját színe. A légkör egy kék fénnyel teli tér a világűr sötétsége előtt.

Csak a második világháború után sikerült kideríteni egy másik, szintén az égbolton látható jelenség okát: napnyugta után a tiszta ég melankolikusan kék lesz. Ennek oka a Föld ózonburka. A 25 kilométer magasban levő ózonburok molekulái ugyanis halványkéknek látszanak, de a nappali égbolton a sokkal erősebb Raleigh-kék elfedi a halvány ózonkéket. Ózonréteg nélkül az alkonyati ég zöld, vagy sárgás lenne.