Zašto je nebo plavo

Piše: Marko Posavec

Plavo nebo rezultat je raspršenja Sunčeve svjetlosti na molekulama zraka u Zemljinoj atmosferi. Zbog fenomena koji zovemo Rayleighjevim raspršenjem, svjetlost kraćih valnih duljina – plava i ljubičasta – raspršuje se znatno jače od žute i crvene. Ta neizravna, raspršena svjetlost danjem nebu daje poznatu plavu boju.

Plavo nebo
Vedro plavo nebo, bez ijednog oblačka. Primjetno je svijetlije prema horizontu i prema lijevoj strani, gdje se nalazi Sunce. Kasno je popodne, pogled je prema sjeveru. Snimio Marko Posavec, 19. ožujka 2014.

Pogledamo li pažljivije, vidjet ćemo da nebesko plavetnilo nije jednolično. Nisko uz horizont nebo je svijetlije, bijelo ili sivkasto. Visoko iznad glave je tamnije, a plava boja je izraženija, za bistrih dana duboko modra, osobito kad je Sunce nisko. Pokrijemo li rukom Sunce, primijetit ćemo da nebo neposredno oko njega najčešće nije baš plavo nego bijelo*. Plavetnila ponekad ni nema nego je cijelo nebo nekakvo blijedo, bezbojno, “isprano” ili čak smećkasto.

Osim u danima kad je zrak jako bistar. Tada Sunce možemo sakriti prstom i još uvijek zamijetiti plavetnilo oko njega.

Na fotografijama s Mjeseca nebo je crno. Sunce i njegova svjetlost reflektirana od krajolika dovoljno su snažni da nadjačaju zvijezde, no na nebu i dalje nema boja, samo crnilo. Očito je da plavetnilo našeg neba stvara gusta Zemljina atmosfera obasjana Sunčevom svjetlošću. Ali kako? I zašto baš plava?

Ovo je jedno od onih pitanja na koja odgovori zvuče zavaravajuće jednostavno. Pravo, duboko objašnjenje plavog Zemljinog neba zahtijeva dobru podlogu znanja fizike i matematike. Ovdje nećemo ići tako daleko. Ostat ćemo na općim crtama koje su dovoljne da steknemo razuman uvid, a tko želi, uvijek može učiti dalje.

Svjetlost u atmosferi

Zemljina atmosfera razmjerno je tanak omotač plinova oko našeg planeta. Teško joj je odrediti gornju granicu jer nema nekog čvrstog praga na kojem prestaje: postupno je sve rjeđa i rjeđa. Nešto zraka još ima i iznad 100 kilometara visine, naravno samo u tragovima. Ono najbitnije događa se u svega nekoliko kilometara od Zemljine površine, gdje je zrak najgušći. Oko tri četvrtine ukupne mase atmosfere nalazi se u prvih 11 kilometara – do visine na kojoj lete suvremeni putnički avioni. Na tipičnom uredskom globusu taj bi najgušći dio atmosfere bio tanak poput lista papira.

Pa ipak, koliko god tanašan bio, taj sloj plinova izuzetno nam je važan, između ostaloga za stvari poput, recimo, disanja. Zrak je sam po sebi proziran, ali po tome što ga udišemo znamo da je nešto tamo. Osjećamo njegovo gibanje na vjetru. Noću ga možemo prepoznati po treperenju zvijezda. Da ga nema, sve bi na nebu bilo mirno.

Zrak je smjesa plinova. U velikoj većini to su dušik, N2 (78%) i kisik, O2 (21%). Na trećem mjestu je argon, Ar (0,93%), na četvrtom ugljikov dioksid, CO2 (0,04%), a ostatak su neon, helij, metan, kripton i tako dalje, u manjim količinama. Ima, naravno, i ponešto vodene pare.

Fotografija iz svemira koja prikazuje Zemljinu atmosferu kao tanak sloj plavetnila iznad ruba planeta i Mjesečev srp blizu nje
Ovo je Zemljina atmosfera: tanak sloj plinova koji okružuje planet. Poznata fotografija nastala je tijekom Ekspedicije 24 u rujnu 2010. Izvor: Gateway to Astronaut Photography of Earth.

Raspršenje svjetlosti

Zemljinu atmosferu danju obasjava Sunčeva svjetlost. Ako Sunce zaklonimo rukom pa pogledamo u njegovom smjeru, tamo se naizgled ne događa ništa posebno. Sunce nam izgleda žućkasto, a oko njega obično je širok, bezbojan krug (aureola) koji postupno prelazi u plavetnilo. Drugdje vidimo različite nijanse plave boje koje lagano blijede prema horizontu. Kad je Sunce nisko, boje se mijenjaju. Plava se povlači, na zapadu scenu preuzimaju crvena i narančasta, na istoku plava i ružičasta.

Atmosfera očito ima neki učinak na svjetlost. Zrak je sam po sebi proziran, ali cijelo je nebo osvijetljeno i kad ne vidimo izravno Sunce, recimo kad je iza brda. Čak i kad Sunce zađe za horizont, još se više od sat vremena nešto svjetla razlijeva po nebu. To je svojevrsna zračna svjetlost: difuzan sjaj Suncem osvijetljene Zemljine atmosfere. Ne ovisi o prašini ili vodenoj pari, uvijek je tu, čak i kada je zrak savršeno čist. Upravo su tada boje obično najljepše.

Svjetlost na svom putu nailazi na nebrojeno mnoštvo sićušnih čestica: molekula zraka. U praznom prostoru svjetlost bismo vidjeli samo ako izravno pogodi naše oko, ali atmosfera nije prazan prostor. Puna je molekula dušika i kisika. A kad zraka svjetlosti pogodi prepreku, pa makar i česticu, raspršuje se. Svjetlosni valovi djelomično se odbijaju u svim smjerovima. Ili, drugim riječima, fotoni promijene smjer. To znači da svjetlost možemo vidjeti i kada ne vidimo izravno njezin izvor; zato zrak svijetli i kad ne vidimo Sunce.

To je fenomen koji nam je poznat iz svakodnevnog života. Uperimo li običnu ručnu svjetiljku u noćno nebo u bistrom zraku, nećemo vidjeti njezin snop svjetlosti ili će biti jako blijed. Usmjerimo li ju, međutim, u maglu ili sumaglicu, ili svijetlimo njome po prašnjavom tavanu, snop će postati vrlo jasan. Svjetlost svjetiljke je slaba, ali u gustom oblaku sitnih čestica magle ili prašine dovoljno se raspršuje da ju vidimo i kad ju gledamo sa strane. Krepuskularne zrake također vidimo samo zahvaljujući raspršenju svjetlosti na česticama u zraku. Neki se možda sjećaju srednjoškolske kemije i pokusa s vidljivim snopom svjetlosti u nekoj otopini, za što smo tada naučili da se zove Tyndallov efekt, po irskom fizičaru Johnu Tyndallu (1820. – 1893.).

Tako svjetlost dolazi do nas i kad nismo izravno obasjani. Zrak je osvijetljen Suncem i njegove molekule raspršuju dio te svjetlosti prema nama iz svih smjerova, čak i kad Sunce ne vidimo.

Široki pogled na noćno nebo s ljudskom figurom u donjem lijevom dijelu fotografije čija naglavna svjetiljka ostavlja jasno vidljiv snop svjetlosti preko neba
Raspršenje svjetlosti naglavne svjetiljke u noćnom zraku punom tanke sumaglice. Snop svjetlosti nije usmjeren prema fotoaparatu, ali svejedno ga vidimo zahvaljujući raspršenju svjetlosti na sitnim, sitnim kapljicama vode u zraku. Snimio Marko Posavec, 9. prosinca 2025.
Inače ovakve fotke smatram poprilično nepristojnima – zar nam treba još svjetlosti usmjerene u nebo? Pogotovo kad su i drugi fotografi u blizini. Ali ovdje nije bilo nikoga, blizu je grada i snimljeno je samo za demonstraciju raspršenja svjetlosti.

Tyndall i Rayleigh

Tyndall je posebnu pozornost obratio na jednu neobičnu pojavu. Snop svjetlosti vidljiv u otopini ili plinovitoj smjesi obično bi bio boje svog izvora. Ali ako bi čestice u toj otopini ili smjesi bile jako, jako male, nešto bi se događalo sa svjetlošću raspršenom na njima: gledana sa strane postajala bi plavija. Na primjer, kad bi pustio snažnu zraku bijele svjetlosti kroz spremnik ispunjen dimom, svjetlost bi gledana sa strane poprimila plavičastu boju. No, gledana nasuprot izvoru, zraka svjetlosti činila bi se žućkastom ili crvenkastom.

Tyndall je shvatio da se svjetlost kraćih valnih duljina u nekim slučajevima jače raspršuje od duljih i da to ima veze s bojom neba. Pretpostavio je da je takvo selektivno raspršenje svjetlosti na česticama prašine i kapljicama vode u atmosferi uzrok plavome nebu. To je bilo nadomak istini. No nije mogao objasniti kako bi točno čestice prašine to radile ni zašto se baš plava svjetlost jače raspršuje.

Konačno objašnjenje dao nam je engleski fizičar John William Strutt (1842. – 1919.), poznatiji kao Lord Rayleigh, krajem 19. stoljeća. Rayleigh je shvatio da se selektivno raspršenje svjetlosti događa na česticama koje su mnogo manje od valne duljine vidljive svjetlosti – na samim molekulama zraka. Njemu u čast to zovemo Rayleighjevo raspršenje i to je proces koji je odgovoran za plavu boju Zemljinog neba.

Rayleigh je, između ostaloga, dobio Nobelovu nagradu za otkriće argona, trećeg najzastupljenijeg plina u Zemljinoj atmosferi.

Pojednostavljeni shematski prikaz Rayleighjevog raspršenja: zrake svjetlosti raspršuju se na molekulama zraka i pritom najjače raspršuju plavu svjetlost
Jako pojednostavljen prikaz Rayleighjevog raspršenja. Mali bijeli kružići predstavljaju molekule zraka. Sunčevi fotoni koji na njih nailaze raspršuju se u svim smjerovima, ali najjače se raspršuju oni čije su valne duljine u plavom području (drugi ovdje nisu prikazani). Izravna Sunčeva svjetlost koja dolazi do promatrača prikazana je debljom crtom i ona je malo žuća – plava je raspršena drugamo.

Rayleighjevo raspršenje

Rayleighjevo raspršenje je raspršivanje Sunčeve energije zračenja u atmosferi na molekulama plinova i sfernim česticama kojima je promjer za red veličine manji od valne duljine vidljivog dijela elektromagnetnog zračenja. Koeficijent Rayleighjevog raspršivanja obrnuto je razmjeran četvrtoj potenciji valne duljine, tj. kraći se valovi (npr. ultraljubičasti, plavi) jače raspršuju od duljih.
Gelo i dr., Meteorološki pojmovnik i višejezični rječnik, 2005.

Rayleigh je pokazao da za selektivno raspršivanje svjetlosti nisu zaslužne čestice prašine, kapljice vode ili što već u atmosferi. One su za to ionako prevelike. Dovoljne su same molekule zraka. Oblaci, magla i prašina sa svojim velikim česticama ne raspršuju svjetlost na taj način: svjetlost svih valnih duljina uglavnom raspršuju podjednako. No, molekula dušika oko tisuću je puta manja od valne duljine plave svjetlosti. Tako sitne čestice plavu svjetlost raspršuju oko pet puta jače od crvene, a razlika u raspršenju između ekstremnih krajeva vidljivog spektra nešto je manja od 10 puta.

Odnosno, jasnije rečeno:

Vrlo male čestice, puno manje od valne duljine svjetlosti, znatno jače raspršuju svjetlost kraćih valnih duljina – plavu i ljubičastu – nego duljih. Molekule zraka upravo su takve čestice. Kad gledamo u bilo koji dio neba koji nije u neposrednoj blizini Sunca, ne vidimo izravnu nego neizravnu Sunčevu svjetlost, raspršenu na molekulama zraka. A ona je, zbog takvog ponašanja svjetlosti na česticama, plave boje.

No zašto je baš tako, pitat ćete? Osobno bih tu stao jer ulazimo u područje u kojem moje znanje fizike nije doraslo složenosti fenomena i nije mi ugodno pisati o tome. Koga zanima, može početi odavde.

Rayleighjevo raspršenje možemo primijetiti i u brojnim drugim situacijama. Kao primjer često se uzima dim. Ako je sastavljen od dovoljno sitnih čestica, izgledat će nam plavičasto. Sjetite se kako izgleda dim cigarete. Ali ako je pozadinski osvijetljen jakim izvorom svjetlosti i gledamo kroz njega, bit će smeđe ili crvenkaste boje.

Zašto nebo nije ljubičasto

Kakva je onda točna boja neba? To nije tako lako reći. Plava svakako prevladava, no to nije čista plava boja. Molekule zraka najviše raspršuju plavu svjetlost, ali u manjoj mjeri raspršuju i svjetlost duljih valnih duljina. Sve te druge valne duljine djelomično ipak ublažuju plavetnilo pa ono nije toliko jako koliko bi moglo biti da se raspršuje samo i isključivo plava svjetlost. Kaže se da je boja neba mješavina monokromatske plave i bijele svjetlosti, odnosno da je nezasićena plava.

No, samo trenutak, reći ćete. Postoji dio spektra vidljive svjetlosti čije su valne duljine još kraće od plave: ljubičasti. Rayleighjevo raspršenje govori nam da se svjetlost jače raspršuje što joj je valna duljina kraća. To znači da se ljubičasta svjetlost raspršuje jače od plave. Zašto nam onda nebo nije ljubičasto?

Ovo je “nebesko plava” boja u CSS-u, jeziku za upravljanje izgledom web stranica.
Izgleda li vam poput boje neba?

Prije svega, Sunčeva je svjetlost nešto slabija u ljubičastom nego u plavom području spektra. Unutar vidljive svjetlosti Sunce najjače emitira u plavom i zelenom području. Stoga je ljubičaste svjetlosti već u startu manje od plave, a osim toga dio nje apsorbira sama atmosfera. Drugo, ljudske su oči općenito manje osjetljive na ljubičastu boju. Ali to nije cijela priča.

Naše oko ima dvije vrste fotoreceptora, osjetilnih stanica za svjetlost: štapiće i čunjiće. Čunjići su aktivni na jačoj svjetlosti, prije svega danju, omogućuju nam oštar vid s puno detalja i zaslužni su za naše raspoznavanje boja*. Razlikuju se po vrsti pigmenta jodopsina koji se u njima nalazi: jedni su najosjetljiviji u crvenom dijelu spektra, drugi u zelenom, treći u plavom. No, nisu osjetljivi samo u navedenim područjima i zapravo ih je pogrešno nazivati crvenima, zelenima i plavima, kao što je vidljivo na drugoj slici ispod. Tako ćemo ih zvati radi jednostavnosti.

Noću se aktiviraju štapići koji nam daju znatno osjetljiviji noćni vid, ali nauštrb detalja i razlikovanja boja. Zato noću uglavnom ne vidimo boje i obrisi predmeta nisu tako oštri. No barem nešto vidimo, a to je očita evolucijska prednost. Vidi niže → zašto nebo noću nije plavo.

Tako, kad gledamo u nebo, naše oči registriraju sve raspršene valne duljine svjetlosti, ali ne u jednakoj mjeri. Crveni čunjići reagiraju na ono malo raspršene crvene svjetlosti, ali donekle i na narančastu i žutu. Zeleni također love žutu, ali i jače raspršenu zelenu i plavozelenu. Plavi, naravno, bilježe jako raspršenu plavu. Kad bi to bila cijela priča, nebo bi bilo plavo s laganom primjesom zelene.

Ali na nebu ipak ima i raspršene ljubičaste čiji se valovi, premda malobrojniji, raspršuju još jače od plavih. Ta raspršena ljubičasta ne podražuje samo plave čunjiće nego malo i crvene, pa nam se čini plavom s malo crvenkastih nijansi. Sveukupno, crveni i zeleni čunjići doprinose podjednako našoj vizualnoj interpretaciji boje neba, no plavi prevladavaju.

I tako nastaje naša nebesko plava, dijelom u kilometrima guste atmosfere iznad nas, a dijelom u našim očima i mozgu.

Grafički prikaz osjetljivosti ljudskog oka na boje. Osjetljivost je najmanja u crvenom i ljubičastom području, a najveća u zelenom.
Ljudsko oko nije jednako osjetljivo na sve boje / valne duljine vidljive svjetlosti. Najosjetljiviji smo na zelenu, a najmanje na crvenu i ljubičastu. Adam Rędzikowski, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons.
Grafički prikaz osjetljivosti čunjića u oku na monokromatske valne duljine
Osjetljivost čunjića u oku na valne duljine monokromatske svjetlosti. Postoje tri vrste čunjića, tradicionalno nazvanih “crveni, plavi i zeleni”, iako – kao što vidimo – to nije baš precizno. Stoga se zovu po generalnom rasponu valnih duljina koje registriraju: L (dugi), M (srednji) i S (kratki). Važno je napomenuti da ovo ne predstavlja točne boje koje percipiramo, taj proces je ipak složeniji. Izvor: BenRG, Wikimedia Commons.

Nebo nije svugdje plavo

Nebo najčešće zamišljamo kao kupolu ili polukuglu iznad naših glava. To je ono što zovemo nebeski svod. Tamo gdje se spaja s tlom je horizont, točno iznad glave je zenit. Nebesko plavetnilo mijenja se tijekom dana, i po svjetlini i po jačini boje, zajedno s položajem Sunca. Jedino što je manje-više isto tijekom cijelog dana je blijeda boja neba uz horizont.

Samo po sebi, raspršenje plave svjetlosti na molekulama zraka zapravo je vrlo slabog intenziteta. Izgleda nam bogato i zasićeno zbog toga što ga gledamo na pozadini crnog svemira, ali ustvari je blijedo. Međutim, gotovo svaka molekula zraka raspršuje barem nešto svjetlosti pa njihova brojnost nadjačava slabost tog raspršenja.

Zašto nebo uz horizont nije plavo

Predodžba neba kao kupole ili polukugle nije samo pojednostavljeni prikaz; ima i vrlo važnu implikaciju u stvarnom životu. Budući da je Zemlja okrugla, a s njom i atmosfera, kad gledamo ravno gore gledamo kroz znatno manje zraka nego kad gledamo nisko, bliže horizontu. Drugim riječima, svjetlost koja nam pristiže iz zenita prolazi kroz puno manje atmosfere nego ona koja dolazi iz smjera horizonta. Slikovito:

Putanja svjetlosti kroz atmosferu puno je kraća ravno gore nego prema horizontu.
Put svjetlosti kroz atmosferu puno je kraći ravno gore nego prema horizontu. Ovo je naravno samo ilustracija i daleko je od ispravnih mjerila, ali shvaćate bit.

Svjetlost koja putuje kraćim putem kroz atmosferu – odozgo – raspršuje se jednom, ako uopće. No, svjetlost koja nam stiže iz dijela neba nisko nad horizontom nailazi na puno više molekula zraka, iz jednostavnog razloga što u tom smjeru ima više molekula zraka. Raspršenje tada postaje višestruko: već raspršena svjetlost nailazi na još molekula zraka pa se ponovno raspršuje, i još, i još.

Tako plava boja gubi prevlast, upravo zbog toga što se jače raspršuje. Kad nailazi na toliko molekula zraka, raspršuje se u svim smjerovima, često izvan linije vida promatrača. Rezultat je postupno izjednačavanje boje neba prema horizontu u nekakvu bjelkastu ili sivkastu nijansu. A kad se sam izvor svjetlosti – Sunce – primakne horizontu, zbog istog učinka njegova svjetlost postaje žuća i crvenija. Zbog toga imamo crvene zalaske i izlaske Sunca. I Mjeseca i zvijezda i svega drugoga. Čak nam i munje daleko nad horizontom izgledaju crvene.

Ovdje je slikovita usporedba koja može pomoći pri vizualizaciji. Zamislimo fotone svjetlosti kao niz mrava koji idu kroz vašu kuhinju od točke A do točke B. Na bilo kojem mjestu njihova puta postoji određena vjerojatnost da će neki mrav odlutati. Koliko će mrava doći na cilj ovisi o tome kolika je vjerojatnost da će odlutati i o tome koliko je dugačak put od A do B. Mravi sami po sebi ne nestaju, samo odu drugamo. Ako crveni mravi imaju bolju koncentraciju od plavih u početku će njihov broj biti jednak, ali u konačnici, što je dulji put više će crvenih mrava stići na cilj, a više plavih će odlutati.

Iz istog razloga nebo je najsvijetlije neposredno nad horizontom, gdje gledamo kroz najviše atmosfere i gdje ima najviše molekula zraka koje raspršuju svjetlost. Najtamnije je u zenitu, gdje je putanja svjetlosti kroz atmosferu najkraća. To dobro vidimo s tla, ali još bolje s visokih planina i pogotovo iz zrakoplova.

Širokokutna fotografija plavog neba iznad zaleđenog jezera, snimljena objektivom "riblje oko"
Plavo nebo zimskog popodneva. Gledamo prema sjeveru, u smjeru suprotnom od Sunca. Visoko gore nebo je najtamnije, a prema horizontu postaje sve svijetlije i bljeđe. Snimio Marko Posavec, jezero Šoderica, 18. 1. 2026.

Zašto su daleke planine plavije?

Sad kad uzmemo u obzir sve gore navedeno, možemo zaključiti da bi udaljeni objekti poput planina također trebali biti crveniji, baš poput Sunca i Mjeseca nisko nad horizontom. Svjetlost prolazi kroz više zraka, plava se raspršuje, žuta i crvena su otpornije na to pa bi daleke planine trebale poprimati crvenkastu nijansu. No, kao što znamo, daleke planine nisu crvenije – zapravo je suprotno, plavije su. Zašto?

Od zraka između nas i planina. To je ta ranije spomenuta zračna svjetlost*. Zrak raspršuje svjetlost prema nama i pritom daje prednost plavoj boji. Što je više zraka između nas i planine to nam se ona čini plavijom. No, samo do neke granice. Ako je planina dovoljno daleko, i raspršenje postaje prejako – iz istog razloga zašto je nebo uz horizont svijetlije i bijelo, a ne plavo – pa planine u daljini blijede i naposljetku nestaju iz vidokruga. Zračna svjetlost ograničava nam koliko daleko možemo vidjeti.

Nespretan prijevod engleskog airlight, ne mogu naći ni smisliti ništa bolje. U likovnoj kulturi koristi se pojam atmosferska perspektiva.

Pogled u daljinu s vrha planine Matokit kod Vrgorca
Pogled s planine Matokit kod Vrgorca jednog proljetnog dana. Prvo obratite pozornost na lijevi dio fotografije i kako krajolik postaje sve plaviji što je dalji. Oblaci u daljini su kumulonimbusi, olujni oblaci, i njihovi su donji dijelovi uočljivo crveniji. Snimio Marko Posavec, 28. travnja 2018.
Na fotografiji je vidljivo još nešto: na desnoj strani kadra nebo je primjetno tamnije, a horizont kontrastniji. Korišten je polarizacijski filter, na lijevoj strani fotografije je slabiji, na desnoj jači. To “jači” znači da jače filtrira raspršenu zračnu svjetlost – uklanja joj polariziranu komponentu. O tome više u nekom budućem tekstu.

No što je s oblacima? Oblaci u daljini nisu plaviji nego upravo suprotno: gledamo li ljeti daleke kumuluse i kumulonimbuse, donji su im dijelovi naočigled žući ili crveniji. Stvar je u tome da su oblaci sjajniji, odnosno svjetlost reflektirana od njih jačeg je intenziteta od svjetlosti koja se reflektira od šumovitih ili stjenovitih planina. Tako ta reflektirana svjetlost nadjača raspršenu svjetlost u zraku između promatrača i objekta pa je crvenija, iz istog razloga zbog kojeg je Sunce na zalasku crveno. Jednako tako, snijegom okovane planine u daljini mogu biti obojane blago žućkasto ili ružičasto.

Ulogu u tome imaju i druge stvari poput vegetacije i vlažnosti ili pak dima i prašine. Isparenja iz šuma mogu stvoriti vlastitu sumaglicu, kao i poznata mliječna bjelina izuzetno vlažnog zraka – sjetimo se sparnih ljetnih dana. Zračna svjetlost pomaže nam i pri percepciji udaljenosti kod širokih krajolika. Kad je zrak vrlo suh i bistar, ta je percepcija poremećena; udaljena brda najednom nam se čine jako blizu.

Daleke planine koje se poput slojeva gube u daljini
Planine se gube u daljini. Ovakvi pogledi daju nam izraženu trodimenzionalnu percepciju prostora. Snimio Marko Posavec, Bjelolasica, 19. 7. 2013.

Žuti horizont usred dana

Jeste li primijetili kako nekad po danu, ni blizu zalaska Sunca, nebo iznad horizonta ima žućkastu ili blago crvenkastu nijansu umjesto uobičajene bijele ili blijedoplave? To se događa kada je nebo prekriveno oblacima svugdje osim daleko prema horizontu, gdje je uzak pojas vedrine. I to je jedna od manifestacija svjetlosti raspršene u zraku.

Kad je vedro, između nas i dalekog horizonta nalazi se puno Suncem osvijetljenog zraka koji raspršuje plavu svjetlost. Ali kad je iznad nas oblačno, taj zrak između nas i horizonta zaklonjen je od izravne Sunčeve svjetlosti. Svjetlost koja dopire iz daljine zbog jakog raspršenja ima manje plave, a više žute i crvene. Tako nam nebo u daljini može izgledati kao da se bliži Sunčev zalazak, iako do njega još ima dosta vremena. Pogledajte fotografiju u nastavku koja nije snimljena u predvečerje nego sat vremena nakon podneva.

Oblačno nebo iznad ledom pokrivenog jezera, pri čemu je pojas vedrine u daljini jasno žut
Ova fotografija snimljena je u 13 sati, oko tri sata prije zalaska Sunca. Nebo u daljini je žuto, a ne plavkasto ili bjelkasto. Oblaci koji prekrivaju gotovo cijelo nebo zasjenili su zrak između promatrača i horizonta. Svjetlost iz daljine, zbog raspršenja bogatija žutim i crvenkastim nijansama, tako prevladava. Snimio Marko Posavec, Šoderica, 8. 1. 2011.

Zašto nebo ponekad nije plavo

Sada znamo da su za Rayleighjevo raspršenje, koje daje prednost plavoj boji, potrebne čestice mnogo manje od valne duljine svjetlosti. No, u atmosferi često ima i većih čestica, a njihovi su najpoznatiji predstavnici prašina i kapljice vode. Sve te čestice također raspršuju svjetlost, ali budući da su prevelike za Rayleighjevo raspršenje, raspršuju sve valne duljine svjetlosti jednako. Nijedna boja ne prevladava. Takvo se raspršenje zove Miejevo raspršenje po njemačkom fizičaru Gustavu Mieju (1868. – 1957.)* i ono je zaslužno za ponekad bijelo, sivo ili žućkasto nebo.

Sasvim je nebitno za ovaj tekst, ali Gustav Mie punim se imenom, to jest imenima zvao Gustav Adolf Feodor Wilhelm Ludwig Mie. Bio je samozatajan, nenametljiv čovjek. U uvodu svojoj autobiografiji napisao je: “Kad ću vam pričati o svom životu, molim vas da ne budete unaprijed razočarani manjkom uzbuđenja. Moj je život bio jednostavan i skroman, ali u tome vidim čin Božje providnosti jer mi nije dao veći teret od onoga koji mogu nositi.”

Miejevo raspršenje zaslužno je za bijelu ili sivu boju oblaka. Kapljice vode u oblacima relativno su velike i često nejednolike. Svjetlost koja prolazi kroz oblak raspršuje se podjednako i uglavnom naprijed. Rezultat je bijela ili siva boja oblaka; koliko je oblak siv ovisi o tome koliko je velik i gust, odnosno koliko će svjetlosti propustiti, a koliko apsorbirati. Najdeblji, olujni oblaci olovno su sivi gledani odozdo.

Kad je nebo puno dima, prašine ili nekih drugih čestica koje zovemo aerosolima, gubi svoje plavetnilo. Sve su to razmjerno velike čestice na kojima se umjesto Rayleighjevog događa Miejevo raspršenje. Nebo je bjelkasto, blijedo, “isprano”, a plava boja prigušena ili je uopće nema. Takvo nam je nebo u sumaglici, za sparnih ljetnih dana, kad jugozapadni vjetrovi donesu saharsku prašinu nad naše krajeve ili kad nam preko oceana stigne dim velikih šumskih požara iz Kanade. To nam je već gotovo redovna pojava.

Fotografija snimljena u centru Koprivnice na kojoj je nebo prigušene boje, jedva slabašne plave
Nebo koje više nije baš plavo tijekom epizode saharske prašine iz ožujka 2020. Snimio Marko Posavec, Koprivnica, 27. 3. 2020. Inače, ova sjajna aureola oko Sunca mogla bi biti blijeda inačica Bishopovog prstena, vrste aureole koja je najpoznatija nakon velikih vulkanskih erupcija, ali ponekad se može vidjeti i na saharskoj prašini.

Nebesko plavetnilo najljepše je kad je zrak bistar i čist, primjerice nakon prolaska oštre hladne fronte. Kiša i vjetar očiste niže slojeve atmosfere od nakupljenih čestica i vlage, a nebo postane onako duboko, pjesnički modro.

Zašto nebo noću nije plavo

Zapravo jest, kad je mjesečina dovoljno sjajna. Kad na nebu nema Mjeseca osvjetljava ga jedino nebeski žar, što je pak sasvim druga pojava i rijetko vidljiva golim okom. No, mjesečinom osvijetljeno noćno nebo i dalje je plavo. Samo mi to ne vidimo.

Ranije u tekstu spomenute su dvije vrste fotoreceptora u oku. Čunjići su aktivni u jačem svjetlu – danju. Pomoću njih vidimo boje i oštre obrise predmeta u središtu vidnog polja. Noću se, međutim, aktiviraju štapići. Oni su znatno osjetljiviji u uvjetima slabog svjetla, ali pomoću njih ne vidimo baš jasno i, najvažnije, znatno slabije vidimo boje. Noćni krajolik osvijetljen mjesečinom gotovo nam uvijek izgleda kao da je samo u nijansama sive. I polarna svjetlost nam je siva dok ne ojača dovoljno da prepoznamo boju.

No, fotoaparati s tim nemaju problema i na fotografijama noćno je nebo obasjano mjesečinom ipak plavo.

Polje pšenice noću, obasjano mjesečinom, nebo je osuto zvijezdama i plave je boje
Noć u polju pšenice. Mjesec je izvan kadra desno. Zvijezde su zamućene jer su izvan fokusa. Nebo je plave boje, premda očima ne izgleda tako. Snimio Marko Posavec, Koprivnica, 30. 6. 2020.

Poveznice