De oorsprong van Rayleigh-verstrooiing - Waarom de lucht blauw lijkt

1. Wat is Rayleigh-verstrooiing?

Rayleigh-verstrooiing is een fysisch fenomeen dat beschrijft hoe licht interageert met zeer kleine deeltjes.

Het werd voor het eerst uitgelegd in de 19e eeuw door de Britse natuurkundige John William Strutt (Lord Rayleigh). Zijn werk toonde aan dat wanneer licht passeert

door een medium dat deeltjes bevat die veel kleiner zijn dan de golflengte van licht—zoals gasmoleculen in de atmosfeer—het licht

verstrooid wordt in plaats van in een rechte lijn te reizen.

Dit type verstrooiing is vooral belangrijk voor het begrijpen van hoe zonlicht zich gedraagt in de atmosfeer van de aarde.

2. Hoe zonlicht interageert met de atmosfeer

Zonlicht dat de aarde bereikt, lijkt wit, maar het is eigenlijk een mengsel van vele verschillende kleuren, elk met een andere golflengte.

Wanneer zonlicht de atmosfeer binnendringt, komt het talloze kleine gasmoleculen tegen, voornamelijk stikstof en zuurstof. Deze moleculen zijn veel kleiner dan de golflengtes van zichtbaar licht, waardoor Rayleigh-verstrooiing het dominante effect is.

Een belangrijk kenmerk van Rayleigh-verstrooiing is dat kortere golflengtes veel sterker verstrooid worden dan langere golflengtes.

In eenvoudige termen:

• Blauw licht heeft een korte golflengte

• Rood licht heeft een langere golflengte

• Korte golflengtes worden veel efficiënter verstrooid

3. Waarom de lucht blauw lijkt

Omdat blauw licht sterk in alle richtingen wordt verstrooid, verspreidt het zich over de hele hemel.

Waar je overdag ook kijkt, verstrooid blauw licht bereikt je ogen vanuit elke richting.

Langere golflengtes, zoals rood en oranje licht, gaan directer door de atmosfeer en worden minder verstrooid.

Als gevolg:

• De lucht lijkt overdag blauw

• De zon zelf lijkt iets gelig in plaats van puur wit

4. Waarom de lucht niet paars is

Hoewel violet licht een nog kortere golflengte heeft dan blauw licht, lijkt de lucht om verschillende redenen niet violet:

Samen maken deze factoren blauw de dominante kleur die we waarnemen.

• Zonlicht bevat minder violet licht dan blauw licht
• Het menselijk gezichtsvermogen is minder gevoelig voor violette golflengtes
• Een deel van het violette licht wordt geabsorbeerd in de bovenste atmosfeer

5. Waarom zonsondergangen en zonsopgangen rood lijken

Wanneer de zon laag aan de horizon staat, reist zonlicht door een veel langer pad in de atmosfeer.

Tijdens deze lange reis:

• De meeste blauwe en groene licht wordt weggestrooid
• Rode en oranje golflengtes blijven over en bereiken de waarnemer

Dit is de reden waarom zonsondergangen en zonsopgangen vaak warme rode, oranje en gouden tinten vertonen.