Svar:
När solljuset passerar genom atmosfären sprids det blå ljuset mer än ljus av andra färger eftersom ljusets spridning ökar med kortare våglängder. När man ser upp mot himlen ser man det ljus som bryts dvs väsentligen blått ljus.

Man kan ju tycka att himlen då borde se lila ut eftersom denna färg har ännu kortare våglängd än blått, men andelen lila i solljusets spektrum är litet och dessutom är ögats känslighet låg för lila ljus.

Ljusspridningsfenomenet kallas för Rayleigh-spridning efter lord R. som studerade effekten teoretiskt år 1899. Resultaten av de teoretiska beräkningarna är Rayleighs lag: Antalet fotoner som sprids är omvänt proportionellt mot 4:e potensen av våglängden. Härledning ligger långt utanför gymnasiekursen. För att ge en kvalitativ förklaring kan man se spridningen som ett interferensfenomen. Nu är det så att ljusets våglängd är mycket längre än atomernas diameter. Därför blir det väldigt små effekter vid långa våglängder. Minskar våglängden så blir också interferensfenomenen mer påtagliga.

Man kan jämföra effekten med vattenvågor. Vi tänker oss en rund stolpe med en meters diameter som står ensam i havet. Kommer det en våg som är hundra meter lång så förmår inte stolpen att förändra vågens utbredning. Kommer det däremot en våg med en våglängd av några meter så uppträder interferensfenomen vid stolpen och en del av vågen avböjes.
/GO 1999-11-09

Svar:
Mycket intressant fråga! Svaret är att himlen
kan vara grön, det är bara det att det är sällsynt.
Låt oss försöka reda ut de olika färgerna:

Mitt på dagen är himlen blå. Det beror på att
solljuset sprids av luften, och blått ljus sprids
mer än rött och gult. Eftersom det är spritt
ljus, så är det också polariserat.

Försök:
Sätt på dig ett par polarisationssolglasögon. Titta
på en punkt 90 grader (ett kvarts varv) från solen.
Vrid på huvudet. Kan du se att himlen blir mörkare
när huvudet är i ett visst läge?

När solen håller på att gå ner, så har solljuset så lång
väg att gå igenom atmosfären, att det blå ljuset är helt
försvunnet (spritts bort). Det enda du ser då är det
röda ljuset som sprids - du har en vackert röd solnedgång.

I ett mellanläge kan man ibland se att himlen är grön, men det är, som sagt, ganska ovanligt.

Se även snackset Varför är himlen blå?.

/Peter Ekström 1997-11-30

Svar:
Himlen är blå därför att solljuset sprids av luftmolekylerna, och det blå ljuset sprids effektivast. Ett mera detaljerat svar har du i fråga [13368].

Solen är inte gul om solstrålningen inte påverkas av atmosfären. Experiment: Håll ett vitt papper i solen när den står högt på himlen. Vilken färg får pappret? Ovansidan av sommarmoln är vita eftersom de reflekterar det vita solljuset effektivt.

När solen står lågt på himlen kan den uppfattas som gul eller orange. Det beror på att solljuset har lång väg genom atmosfären och att det kortvågiga (blå) ljuset sprids mer (se igen fråga [13368]). Tar vi bort blått ljus så ser solen mer gul/orange ut, se vänstra cirkeln i nedanstående figur där man har minskat det blå inslaget lite grann i en vit skiva. När solen står högt påverkas ljuset mycket lite av atmosfären, och solen ser vit ut. Problemet är att solen lyser så starkt att man inte kan titta på den: titta aldrig direkt på solen utan skydd - du kan skada ögat permanent mycket snabbt!. Om man är mycket försiktig kan man se solen även när den står högt på himlen genom ett tunnt moln. Molnet fungerar som ett gråfilter: det absorberar alla våglängder lika eftersom vattendropparna i molnet är stora jämfört med ljusets våglängd. Man kan då se att solen faktiskt är närmast vit. Se även länk 1.

Den färg vi uppfattar beror dels på strålningens våglängdsfördelning och dels ögats känslighet i de tre våglängdsband som tapparna är känsliga för, se fråga [13824]. Det mänskliga ögat har i stort sett utvecklats med solljus. Det vi uppfattar bör då nästan per definition vara vitt ljus.

Varför ritar man solen gul på en teckning? Gör man inget alls, ser det ut som man glömt något. Därför använder man den gula färgen, den verkar ljusast.

Färg är en egenskap hos ljuset, nämligen dess våglängd. Ljuset är ju en vågrörelse. Rött ljus har lång våglängd, blått ljus har kort våglängd, och andra färger däremellan. Man kan också ha en blandning av olika våglängder (färger). Experiment: Låt solljuset lysa genom ett glasprisma.

I en såpbubbla reflekteras (speglas) ljuset både i ytter- och innerväggen.De reflekterade strålarna kan samverka eller motverka varandra, beroendepå bubblans tjocklek och ljusets våglängd (färg). Fenomenet kallasinterferens.

Färg kan uppstå på många olika sätt.

Molekylspridning (blå himmel)

Absorption (saften är röd därför att bara det röda ljuset kommer igenom, det andra ljuset absorberas)

Emission (doppar du en tråd i saltlösning, och sticker in den i en ljuslåga blir det gult därför att natriumatomer sänder ut gult ljus)

Interferens (såpbubbla)

Detta är några exempel.  

/KS/lpe 2000-04-05

Svar:
Det var en knepig fråga, och vi är inte alldeles säkra på, att svaret är rätt.
Vi tänker oss en molnfri himmel. Den är ju blå. Det beror på att solljuset sprids mot luftmolekyler, så kallad
Rayleigh-spridning. Den är kraftigt våglängdsberoende.
Sannolikheten för spridning är proportionell mot
1/(ljusvåglängden)⁴. Det innebär, att blått
ljus sprids 10 gånger effektivare än rött. Det spridda
ljuset är linjärpolariserat.

 
I en mycket tjock atmosfär kan det blå ljuset spridas
flera gånger. Då ökar chansen att det läcker ut i
rymden, och då kanske vi får överskott på rött ljus.
Kanske himlen är rosa.

En mycket klar dag kan man göra intressanta observationer
strax efter solnedgången. Det ska inte bara vara klart
här, utan också tusen kilometer västerut. När solen är
ett par grader under horisonten, lyser den fortfarande på de övre delarna av atmosfären. Det kan man se när ett
flygplan passerar på hög höjd. Det solljuset har gått
genom kanske 50 - 100 gånger så mycket luft som på dagen.
Tittar man bort åt öster, ser man en mörkblå himmel stiga
upp. Men hitom det området är det ett diffust rosa band.
Är det kanske Rayleigh-spridning av rött ljus? När inget
blått ljus är kvar.

Testa denna teori: Låna ett polarisationsfilter och undersök om det rosa ljuset är polariserat. Är svaret ja,
är det ett gott tecken på, att det är Rayleigh-spridning
av rött ljus. Vi vet inte svaret, vi ska själva kolla!

Om snön: Eftersom snö är vit, får den samma färg som ljuset
som lyser på den.
/ KS 1998-10-21

Svar:
Ingvar! Vi har svarat flera gånger på frågan varför himlen är blå (se nedanstående avancerade sökning), men inte i detalj gått in på processen och varför det spridda ljuset är polariserat.

Anledningen till att himlen är blå är att solljuset (bestående av alla färger, dvs i princip vitt) sprids av luftens molekyler i en process som kallas Rayleigh-spridning (NE: spridning av ljus mot partiklar som är mycket mindre än ljusets våglängd, t.ex. luftens molekyler), se nedanstående figur. (Observera att solen är vit, inte gul!) Figuren ger också uttrycket för sannolikheten för spridning som funktion av spridningsvinkeln q och ljusets våglängd l.

Förutom några konstanter består spridningssannolikheten av två termer:

1/l⁴

Ljus av kort våglängd sprids allså mycket mer är ljus av lång våglängd. Om vi jämför blått ljus (4500 Å) med rött ljus (6500 Å) får vi förhållandet (6500/4500)⁴=4.4. Blått ljus sprids alltså betydligt mer än rött. Det är anledningen till att himlen ser blå ut.

(1 + cos²q)

Denna term säger att intensiteten av det spridda ljuset är minst 90^o från solen. I själva verket är intensiteten i 90^o precis hälften av intensiteten i 0^o. Detta ger en indikation av vad som orsakar denna term: polarisationen. Ljuset från solen är opolariserat och kan ses som två polarisationsriktningar med samma intensitet vinkelräta mot varandra. I
90^o kan endast den ena riktningen spridas. Intensiteten där blir alltså hälften. För att bekräfta teorin kan man kontrollera ljusets polarisation i olika riktningar (olika spridningsvinklar). Man finner då att polarisationsgraden är maximal 90^o från solen.

Fåglar, som kan uppfatta polarisation utan hjälpmedel (t.ex. polarisationsglasögon) kan alltså bestämma riktningen mot solen även när denna skyms av moln.

Kan man förstå varför bara den ena polarisationsriktningen kan spridas i 90^o? Ja, det är ganska lätt att ge en enkel bild av processen om man vet hur en dipol (enkel, rak sändarantenn) sänder ut strålning. En dipol strålar maximalt i 90^o och inte alls i 0^o.

Vi delar det infallande solljuset i två polarisationskomponenter - polarisationsriktningen för elektromagnetisk stålning är E-vektorns riktning: vinkelrätt mot synlinjen och parallellt med synlinjen. Ljus som faller in med polarisationsriktningen i synlinjen kommer att få elektroner att svänga i synlinjen. Dessa dipoler kan alltså inte stråla i synlinjen. Ljus som däremot faller in med polarisationsriktningen vinkerätt synlinjen kommer att få elektroner att svänga vinkelrätt mot synlinjen. Dessa dipoler kan alltså att stråla maximalt synlinjen. Alltså ser vi bara den senare hälften, och det spridda ljuset är polariserat.

Rayleigh-spridning är helt oberoende av vilka molekyler vi har eftersom alla molekyler är ungefär lika stora. Processen är alltså inte fluorescens (NE: en form av luminiscens [utsändande av ljus] från ett system) utan i princip elastisk spridning mot bollar utan inre struktur.

Se även snackset Varför är himlen blå? och nedanstående länk.

/Peter E 2004-10-22

Svar:
Mycket bra fråga Matilda!

Låt oss börja med att reda ut vad lila är.

Wikipedia säger: Lila färger ligger mellan rött och blått. Andra ord för samma färgområde är violett och gredelin. (Lila)

För en fysiker är denna definition förvirrande. "ligger mellan rött och blått". Mellan i vilken dimension? Det naturliga vore våglängd, men det är ju inte alls fallet, se nedanstående figur från ColorSpectral_colors. Lila (eller violett) är ju de kortaste våglängder som ögat kan uppfatta, se figuren i fråga [14998]. Lila ligger ju intill det icke synliga ultraviolett (Ultraviolett_strålning).

Om man i stället uttrycker det som att lila är en blandning av blått och rött så blir det mer förståeligt. Gå till appen Color Addition Simulator och blanda blått och rött, så får du en färg som liknar lila i nedanstående figur (400-450 nm). Detta att en färg kan åstadkommas både genom blandning av två eller tre grundfärger (Rött, Grönt, Blått) och som ett våglängdsband beror på hur vårt färgsinne fungerar, se fråga [20354] för fler exempel.

Solen strålar i vitt ljus (se nedan). Atmosfären sprider korta våglängder (blått) mycket mer än långa (rött). Därför blir himlen blå och solen gul.

Efter denna långa inledning till din fråga: varför är inte himlen lila. Det är flera effekter som gör att de korta lila våglängderna inte bidrar, framför allt att de absorberas (försvinner i stället för att spridas) i atmosfären. Det är alltså mest det blå ljuset som sprids och ger himlen sin färg. Ibland, speciellt vid solnedgång när ljuset faller in snett mot atmosfären, kan himlen se grön ut. Detta beror på att även en del av det blå ljuset absorberats, och nästa färg (grönt) dominerar.

Varför solen är vit och inte som man kanske tror gul, diskuteras i fråga [1553].

I fråga [841] och [13750] diskuteras mer i detalj de fysikaliska effekter (spridningens våglängdsberoende) som gör att ljuset sprids och himlen blir blå.

/Peter E 2017-10-24