Waarom is de lucht blauw?

De lucht kan op een heldere, zonnige dag zo prachtig mooi blauw zijn. Waarom is dat eigenlijk? Waarom altijd blauw en niet eens een keer groen of paars? In deze blogpost gaan we een antwoord zoeken op deze vraag.

Licht

Om de vraag ‘waarom is de lucht blauw’ te beantwoorden kijken we eerst wat licht is. Licht is een elektromagnetische straling dat bestaat uit deeltjes die geen gewicht hebben. Deze deeltjes heten ‘fotonen’. Onze grote lichtbron is de zon. Het licht dat door de zon wordt gemaakt en op de aarde komt, bevat een mengsel van heel veel kleuren (alle kleuren van de regenboog). Iedere kleur in dit mengsel heeft een eigen golflengte. Licht dat op de aarde komt heeft dus verschillende golflengtes. Kleuren ontstaan door weerkaatsing van het oppervlak: een wit oppervlak kaatst alle kleuren terug, aan de andere kant kaatst een zwart oppervlak geen kleuren terug. Een rood oppervlak bijvoorbeeld kaatst alleen het rode licht terug, een groen oppervlakte alleen het groene licht en zo verder voor alle kleuren.

Verstrooiing

Nu we weten dat het zonlicht een mengsel is van heel veel kleuren, weten we nog niet waarom de lucht blauw is. Hiervoor gaan we kijken naar het begrip ‘verstrooiing’. Omdat het zonlicht uit licht bestaat met verschillende golflengtes worden die als ze tegen deeltjes (moleculen) ‘botsen’ afgebogen. Het zonlicht (het mengsel van kleuren) valt dan uit elkaar. Je kunt dit zelf uitproberen door een glas water in het zonlicht te zetten. Het witte zonlicht (het mengsel) valt uit elkaar, wordt ‘verstrooid’. Hieronder zie je hoe je met een wijnglas op de sneeuw of een waterkan en een vel wit papier het zonlicht kunt verstrooien en een aantal kleuren uit het witte licht zichtbaar maakt.

Het mooiste voorbeeld van verstrooiing van het licht is de regenboog. Doordat er na een fikse bui heel veel waterdeeltjes in de lucht zijn, kun je als de zon gaat schijnen prachtig de kleuren in het zonlicht zien. Zelf een regenboog maken is niet zo heel moeilijk. Kijk hier hoe je dit doet.

Blauw licht

We weten nu dat zonlicht uit alle kleuren van de regenboog bestaat en dat deeltjes, bijvoorbeeld water, dit mengsel verstrooien. De aarde heeft een dampkring, deze bestaat ook uit deeltjes, zoals zuurstof, vochtdeeltjes, ozon en stofdeeltjes. Net als in een glas water botst het licht tegen deze deeltjes aan en wordt verstrooid. Nu is het zo dat het blauwe licht in het zonlicht in de atmosfeer veel meer verstrooit dan de andere kleuren (tot 16x meer). Dit heeft te maken met de golflengte van het blauwe licht in combinatie met de grootte van de moleculen waar het tegenaan botst. Blauw licht wordt vooral door kleine deeltjes verstrooit. Als er veel moleculen in de lucht zijn die wat groter zijn, bijvoorbeeld in vervuilde industriegebieden of als er veel stof in de lucht is, dan is de hemel niet zo mooi blauw, maar een stuk grauwer. Ook andere kleuren worden dan meer verstrooid. Net na een regenbui of boven op een hoge berg is de lucht het mooist diepblauw omdat dan de atmosfeer het schoonst is en alleen het blauwe licht verstrooit; hoe schoner en droger de atmosfeer hoe blauwer de hemel.

Omdat het de atmosfeer is die de blauwe hemel veroorzaakt, betekent dit dat in de ruimte de hemel zwart is. Daar is geen dampkring. Als André Kuipers in het ISS naar de zon keek zag hij niet een gele zon tegen een blauwe hemel, maar de zon tegen een inktzwarte achtergrond. De ruimte kaatst geen enkele kleur terug.

Ook ’s nachts is de hemel blauw, maar wij kunnen dat niet zien omdat onze ogen niet zo goed kleuren kunnen onderscheiden als er heel weinig licht is.

Waarom is de lucht blauw?

Terug naar de vraag: de lucht is blauw omdat vooral het blauwe licht in het zonlicht in onze dampkring wordt verstrooid en zichtbaar wordt voor onze ogen.