de kleur van een wolk hangt voornamelijk af van de kleur van het licht dat hij ontvangt. De natuurlijke lichtbron van de aarde is de zon die ‘wit’ licht geeft. Wit licht combineert Alle kleuren in het’ zichtbare spectrum’, dat is het bereik van kleuren die we kunnen zien.
elke kleur in het zichtbare spectrum vertegenwoordigt elektromagnetische golven van verschillende lengtes. De kleuren veranderen als de golflengte toeneemt van violet naar Indigo naar blauw, groen, geel, oranje, rood en diep rood.
naarmate de lengte van een lichtgolf toeneemt, neemt de energie af. Dit betekent dat de lichtgolven waaruit viooltjes, indigo en blauw bestaan, hogere energieniveaus hebben dan de gele, oranje en rode.
een manier om de kleuren van zonlicht te zien is door het gebruik van een prisma. De lichtsnelheid neemt iets af als het in het prisma beweegt, waardoor het licht buigt. Dit wordt breking genoemd. De mate van breking varieert met het energieniveau van elke golf.
de laagste energie lichtgolven breken het minst, terwijl de hoogste energiegolven de grootste breking vertonen. Het eindresultaat is een verspreiding van licht in een regenboog van kleuren.
regenbogen zijn deels het gevolg van zonlicht door een regendruppel, die werkt als een prisma.
- dus, als het zonlicht ‘wit’ is, waarom is de hemel blauw?
- als de lucht blauw is, waarom zijn wolken dan wit?In tegenstelling tot Rayleigh-verstrooiing, waar de lichtgolven veel kleiner zijn dan de gassen in de atmosfeer, zijn de individuele waterdruppels die deel uitmaken van een wolk van dezelfde grootte als de golflengte van zonlicht. Wanneer de druppels en lichtgolven van dezelfde grootte zijn, dan treedt een andere verstrooiing op, genaamd ‘Mie’ verstrooiing.
- Rayleigh en Mie
- de kleur van de waarneming
dus, als het zonlicht ‘wit’ is, waarom is de hemel blauw?
de atomen en moleculen die gassen in de atmosfeer bevatten, zijn veel kleiner dan de golflengten van het licht dat door de zon wordt uitgezonden.
wanneer lichtgolven de atmosfeer binnendringen, beginnen ze zich in alle richtingen te verspreiden door botsingen met atomen en moleculen. Dit heet Rayleigh scattering, vernoemd naar Lord Rayleigh.
de kleur van de hemel is het resultaat van verstrooiing van alle golflengten. Toch is deze verstrooiing niet in gelijke delen, maar zwaar gewogen naar de kortere golflengten.
wanneer zonlicht de atmosfeer binnenkomt, verspreiden veel van de violette lichtgolven zich eerst, maar zeer hoog in de atmosfeer en worden daarom niet direct gezien. Indigo kleur lichtgolven verspreiden zich vervolgens en kunnen worden gezien vanaf grote hoogtes zoals straalvliegtuigen die op normale cruising hoogtes vliegen.
vervolgens verspreiden blauwe lichtgolven zich met een snelheid van ongeveer vier keer sterker dan rode lichtgolven. Het volume van verstrooiing door de kortere blauwe lichtgolven (met extra verstrooiing door violet en indigo) domineren verstrooiing door de resterende kleurgolflengten. Daarom zien we de blauwe kleur van de lucht.
als de lucht blauw is, waarom zijn wolken dan wit?In tegenstelling tot Rayleigh-verstrooiing, waar de lichtgolven veel kleiner zijn dan de gassen in de atmosfeer, zijn de individuele waterdruppels die deel uitmaken van een wolk van dezelfde grootte als de golflengte van zonlicht. Wanneer de druppels en lichtgolven van dezelfde grootte zijn, dan treedt een andere verstrooiing op, genaamd ‘Mie’ verstrooiing.
Mie-verstrooiing maakt geen onderscheid tussen individuele kleuren van de golflengte en verstrooit daarom Alle kleuren van de golflengte hetzelfde. Het resultaat is gelijkmatig verspreid ‘ wit ‘ licht van de zon en daarom zien we witte wolken.
toch zijn wolken niet altijd wit omdat nevel en stof in de atmosfeer ervoor kunnen zorgen dat ze geel, oranje of rood worden. En als wolken dikker worden, zal het zonlicht dat door de wolk gaat verminderen of worden geblokkeerd, waardoor de wolk een grijze kleur krijgt. Als er geen direct zonlicht op de wolk valt, kan het de kleur van de hemel reflecteren en blauwachtig lijken.
Rayleigh en Mie
sommige van de meest pittoreske wolken komen voor bij zonsopgang en zonsondergang wanneer ze kunnen verschijnen in schitterende geel, Sinaasappels en rood. De kleuren zijn het resultaat van een combinatie van Rayleigh en mie verstrooiing.
naarmate het licht door de atmosfeer gaat, worden de meeste kortere blauwe golflengten verspreid, waardoor de meeste langere golven doorgaan. Daarom verandert de overheersende kleur van zonlicht in deze langere golflengten.
ook wanneer licht de atmosfeer binnenkomt, breekt het met de grootste bocht in zijn pad in de buurt van het aardoppervlak waar de atmosfeer het dichtst is. Dit zorgt ervoor dat het pad van het licht door de atmosfeer langer wordt, waardoor meer Rayleighverstrooiing mogelijk wordt.
naarmate het licht door de atmosfeer blijft bewegen, worden gele golflengten verspreid en blijven oranje golflengten over. Verdere verstrooiing van oranje golflengten bladeren rood als de overheersende kleur van zonlicht.Daarom is de kleur van een wolk bij zonsopgang en zonsondergang de kleur van het zonlicht die het krijgt na de verstrooiing van Rayleigh. We zien dat zonlicht kleur te wijten aan Mei verstrooiing die alle resterende golflengte kleuren gelijkmatig verstrooit.
de kleur van de waarneming
soms zullen wolken onder direct zonlicht grijs of donkergrijs lijken tegen een blauwe hemel of een grotere achtergrond van witte wolken. Er zijn meestal twee redenen voor dit effect.
- de wolken kunnen semi-transparant zijn waardoor de achtergrondblauwe hemel door de wolk kan worden gezien. Waardoor het een donkerder uiterlijk krijgt.
- een meer voorkomende reden is het contrast tussen de achtergrond (blauwe hemel of extra wolken) en de voorgrond wolk overweldigt onze visie. In wezen worden onze ogen misleid met onze waarneming van voorgrondwolken die donker lijken ten opzichte van de overweldigende helderheid van de achtergrond.
deze laatste reden is waarom zonnevlekken er donker uitzien. De helderheid van de zon is gebaseerd op temperatuur en de temperatuur van een zonnevlek is lager dan het omringende oppervlak van de zon.
ten opzichte van het oppervlak van de zon zijn zonnevlekken vrij donker. Echter, als zonnevlekken werden geïsoleerd van de omringende helderheid, zouden ze nog steeds te helder om naar te kijken met het onbeschermde oog. Het contrast in helderheid tussen de twee zorgt ervoor dat zonnevlekken donker lijken.