Když se zeptáte někoho na ulici, proč je nebe modré, většina odpoví něco o odrazu moře nebo o tom, že to tak prostě je. Skutečné vysvětlení je fyzikální a překvapivě elegantní. Sluneční světlo, které k nám přichází, je směsí všech viditelných vlnových délek. Než ale dorazí k našim očím, musí projít atmosférou, kde se střetává s molekulami dusíku a kyslíku. Tyto molekuly jsou mnohem menší než vlnová délka světla, a právě proto dochází k Rayleighovu rozptylu. Čím kratší vlnová délka, tím intenzivněji se světlo rozptyluje. Modrá má vlnovou délku zhruba 450 nanometrů, červená kolem 700. Rozdíl není velký, ale účinek je dramatický: modré světlo se rozptýlí přibližně šestkrát silněji než červené. Proto vidíme oblohu modrou ze všech směrů, ne jen ze směru ke Slunci.

Západ slunce funguje na stejném principu, jen s opačným důsledkem. Když je Slunce nízko nad obzorem, jeho paprsky putují atmosférou mnohem delší cestu. Během ní se modrá složka spektra stačí rozptýlit pryč a k pozorovateli se dostane převážně červená a oranžová. Tento jev je ještě výraznější po sopečných erupcích nebo při lesních požárech, kdy se do stratosféry dostanou jemné aerosolové částice. Ty rozptylují světlo jinak než molekuly plynů a dokážou zabarvit oblohu do purpurových až karmínových odstínů na několik měsíců. Pokud vás zajímá, jak podobné optické jevy vznikají v jiných podmínkách, podívejte se na vysvětlení jak vzniká duha? Kompletní vysvětlení včetně tipů na pozorování, kde najdete i praktické rady, kdy a kam se dívat.

Rayleighův rozptyl ale není jediný hráč. V atmosféře se uplatňuje také Mieův rozptyl, který nastává na větších částicích, jako jsou prach, pyl nebo vodní kapky. Ten rozptyluje světlo všech vlnových délek víceméně stejně, a proto se obloha za mlhavých dnů jeví spíše šedobílá než modrá. Barva oblohy tedy není konstantní vlastností, ale výslednicí aktuálního složení atmosféry, vlhkosti a geometrie Slunce vůči pozorovateli. Stačí se podívat na oblohu po vydatném dešti, kdy vzduch zbavený prachu a aerosolů vytváří sytě modrý odstín, nebo naopak během saharského písku, kdy se vše zbarví do oranžova.

Praktický důsledek je ten, že barvy oblohy můžeme předpovídat. Modrá obloha znamená čistý vzduch a vysoké Slunce. Červený západ slunce naznačuje, že paprsky procházejí silnou vrstvou atmosféry, často s vysokým obsahem částic. Fotografové toho využívají při plánování záběrů, piloti zase při odhadu dohlednosti. A kdokoli, kdo se kdy zastavil a koukal na oblohu, aniž by tušil, že pozoruje Rayleighův rozptyl v přímém přenosu, měl vlastně pravdu v tom, že je to krásné. Fyzika za tím je jen třešnička na dortu.