Student World

Z Rayleighovy teorie rozptylu na částicích látky (molekulách, atomech) o rozměrech mnohem menších než vlnová délka lambda světla vyplývá, že intenzita I rozptýleného záření je úměrná lambda^–4.

Při aplikaci tohoto závěru na průchod slunečního světla atmosférou je ovšem nutné za rozptylující vzduchové částice považovat fluktuace hustoty ovzduší (nahodilé okamžité shluky molekul atmosférických plynů), nikoliv jednotlivé molekuly (O₂, N₂, O₃), jak se domníval Rayleigh. Pokud jsou částice větší než vlnová délka, bude závislost I(lambda) složitější; pro stejně velké částice kulového tvaru ji odvodil německý fyzik Gustav Mie (1869–1957). Mají-li částice různou velikost (kapky mlhy, vody, krystalky ledu), jeví se rozptýlené světlo jako bílé.

• Protože intenzita rozptylu je nepřímo úměrná čtvrté mocnině vlnové délky, měly by průhledné látky, voda i obloha být vlastně fialové. Jenomže modré barvy je ve slunečním spektru více než fialové (její intenzita je větší) a kromě toho je na ni naše oko citlivější.

• Je-li Slunce nízko nad obzorem, musí jeho paprsky projít v atmosféře delší dráhu, než když ho máme nad hlavou. Protože je při tom nehomogenitami ovzduší ze slunečního světla rozptýleno více modrých paprsků než v poledne, má sluneční kotouč ráno a večer barvu červenou. K intenzitě zabarvení přispívá i jemný prach, ať už se dostal do dráhy slunečních paprsků lidskou činností nebo z jiných zdrojů, například sopečnými erupcemi. (Po výbuchu sopky Krakatoa v roce 1883 byly výjimečně tmavě rudé západy Slunce pozorovány po celé zeměkouli ještě téměř tři roky.) S rostoucí výškou Slunce nad obzorem se dráha světla atmosférou zkracuje. Paprsků, které dávají obloze modrou barvu, se tedy ze spektra rozptýlí méně, takže Slunce zežloutne.

• Za určitých podmínek může kombinace Rayleighova a Mieova rozptylu zbarvit Slunce i Měsíc do modra nebo do zelena.

• Bez rozptylu světla na vzduchových částicích by Slunce i hvězdy zářily na úplně černé obloze a stíny vrhané osvětlenými předměty by měly ostré kontury. Očité svědectví o tom přinesly z vesmíru už v šedesátých letech 20. století posádky prvních kosmických lodí.

Tento text je úryvkem z knihy

Ivo Kraus:  Fyzikové ve službách průmyslové revoluce, Academia 2012

O knize na stránkách vydavatele

autor