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
