Złudzenia optyczne w przyrodzie

W czasie zachodu Słońce ma barwę czerwonobrunatną, natomiast będąc wysoko nad horyzontem jest białe. Przechodząc przez atmosferę, światło ulega rozproszeniu. Natężenie światła rozproszonego jest odwrotnie proporcjonalne do czwartej potęgi długości fali. Światło białe jest mieszaniną wszystkich kolorów tęczy czyli fal o różnych długościach, ponieważ każda barwa ma inną długość fali. Fale czerwone i żółte są najdłuższe, zaś niebieskie i fioletowe najkrótsze. O wschodzie i zachodzie promienie Słońca przechodzą przez znacznie grubsze warstwy atmosfery niż o innej porze dnia. Zatem w świetle przechodzącym dominują większe długości fali (krótkie czyli fioletowe i niebieskie uległy rozproszeniu), a ich przewaga jest tym wyraźniejsza, im grubszą warstwę atmosfery światło pokonuje.

Niebieską barwę nieba można wytłumaczyć również rozproszeniem światła słonecznego na cząsteczkach powietrza. Cząsteczki gazów rozpraszają silnie fale o mniejszych długościach czyli fioletowe i niebieskie. Fale te przechodząc przez atmosferę są wielokrotnie rozpraszane w różnych kierunkach i dochodzą do nas ze wszystkich stron nieba. Rozproszenie sprawia, że powietrze odbieramy jako jasne z wyraźną przewagą fioletu, sporą porcją barwy niebieskiej, mniejszą barwy zielonej i całkiem małą barwy żółtej czy czerwonej. Takie połączenie barw odbierane jest przez ludzkie oko jako błękit.
Błękit nieba jest tym mocniejszy, im powietrze jest czystsze. Różnego rodzaju zanieczyszczenia pyłem czy piaskiem, kryształki
lodu lub cząsteczki wody powodują zblednięcie nieba. Większe cząsteczki zawieszone w atmosferze rozpraszają bowiem równie dobrze wszelkie fale. Gdy w powietrzu jest dużo takich cząsteczek niebo staje się bladoniebieskie, bo docierają do nas także rozproszone przez te duże cząsteczki fale innych barw, co zmniejsza intensywność widzianego przez nas błękitnego nieba. Podobnie możemy wytłumaczyć kolor morskiej wody.
W przestrzeni kosmicznej, gdzie nie ma atmosfery, niebo jest zawsze czarne!

Patrząc na Słońce lub Księżyc ulegamy złudzeniu, że ich rozmiary są większe niż gdy znajdują się wysoko na niebie. Tymczasem ich rozmiary kątowe są jednakowe bez względu na wysokość nad horyzontem. Złudzenie to można wytłumaczyć różnicą punktów odniesienia. Gdy Słońce i Księżyc są nisko nad horyzontem, ich rozmiary możemy porównać ze szczegółami krajobrazu Ziemi. Nie można tego uczynić, gdy są wysoko nad Ziemią.

Barwa nieba o zachodzie Słońca

Błękitny kolor nieba

Słońce nad horyzontem

---