A természet képekben

Az égbolt kék színe

Az égbolt színét a légköri fényszóródás okozza. Az égbolt légkör nélkül fekete lenne, csak a Nap és a csillagok látszanának. Ez jól látható pl. a Holdon készült felvételeken. A sztratoszférában közlekedô repülôgép utasai megfigyelhetik, hogyan megy át a repülôgép emelkedésekor az ég világoskék, fényes sugárzása a mélykék, fényszegényebb árnyalatba, s az ûrhajósok, ha felszállás közben lehetôségük lenne rá, megfigyelhetnék, hogyan változik át fokozatosan az ég színe a koromfeketébe. Ez érthetô is, hiszen egyre vékonyabb lesz a szóródást létrehozó gázréteg.

A Nap irányától távolodva egyre több hiányzik a napfény vörös, sárga, zöld komponensébôl a Rayleig-szórás miatt, így az ég kék színûnek látszik. Ez legjobban felhôtlen égen, páraszegény, pormentes levegôben, kevéssel naplemente elôtt látható. A kékséget fokozza, hogy az alacsonyan álló Nap sugarai hosszabb utat tesznek meg a sûrûbb levegôben, mint amikor a Nap a zenitben látszik. A látott színek nem tiszta spektrumszínek, hanem a napfény színének olyan módosulatai, amelyekbôl a vörös, a sárga és a zöld színek többé-kevésbé hiányzanak. A telítettséget növeli a Földrôl a légkörbe szórtan visszaverôdô napfény újabb szóródása a levegô molekuláin. Csupán a Rayleigh-szórást figyelembe véve az égboltnak ibolyakéknek kellene lennie, hiszen a látható spektrumban az ibolyaszín hullámhossza a legrövidebb. Azonban a levegônek, különösen pedig a benne levô vízgôznek erôs abszorpciója van az ibolyakéket is magában foglaló keskeny intervallumban, ezért elsôsorban a szórt fény kék komponense jut le a Föld felszínére.

Az élőlények kék színe

A térmészetben számos olyan gyümölcs, rovar van, amelyeknek kék színét nem a festékpigmentek okozzák, hanem a Rayleigh-szórás. Sôt az embernél is elôfordul ilyesmi: a kék szemûeknél. De nézzük részletesebben a dolgot.

A szilva, a kökény, az áfonya, egyes szôlôfajták stb. jellegzetesen kék színûek. Ha ezeket a gyümölcsöket erôteljesen megtöröljük, megszûnik kékségük, és sötét, vörösesbarna, csaknem fekete szín marad vissza. Csak a rajtuk lévô viaszrétegen át - amit dörzsöléskor letöröltünk - látszanak kéknek. Egyes szitakötôknél a hímek potroha élénk kék színû. Potrohukon vékony viaszréteg található, alatta a potroh saját színe fekete. Mikor a legutolsó vedlés után e rovarok hímjei vízi életmódról szárazföldire térnek át, a potrohuk kezdetben fekete, csak késôbb választanak ki magukból viaszt, ami vékony rétegben vonja be potrohukat s okozza a kék színt.

A kék szemû ember szeme színe hasonló módon jön létre. Kék festék nincs a szemben. A kék szemû embereknél is sötétbarna pigment van a szivárványhártyában, fölötte vékony tejfehér réteg található, ezért látszik kéknek a szemük.

Az említett esetekben tehát a sötét színû felület fölött egy tejes, opálos vékony réteg található. Modellezhetjük ezt pl. úgy, hogy egy vízszintes fekete lapra tejet öntünk. A tejrétegen keresztül a felület kékesnek tûnik. A kék szín megjelenése itt azzal magyarázható, hogy a viaszréteg, a fehéres, opálos réteg, a tej zavaros közeg, amelyben a szórócentrumok mérete pont akkora, hogy a fény Rayleigh-szóródik rajtuk. Ha fehér napfény lép be ebbe a szórórétegbe, akkor a kék szóródik legjobban (az ibolya elnyelôdik). Ha a réteg megfelelô vastagságú, a nagyobb hullámhosszúságú, kevésbé szóródó fénysugarak elérik a réteg alatti sötét felületet, amin abszorbeálódnak. A legjobban szórt kék fény nagy része viszont az erôs szóródás miatt visszafelé is halad, mielôtt elnyelôdne a sötét felületen. Így a kék sugarak kilépnek a vékony fehér réteg elülsô felületén, ezért látszik kéknek az ilyen bevonattal és alappal rendelkezô test.

Tulajdonképpen azért olyan jellemzô a Rayleigh-szóródás miatti kék szín a természetben, mert az anyagoknak többnyire az infrában és az ultraibolyában vannak abszorpciós rezonanciái. Ha nem így lenne, akkor az ibolyaszínû hullámok nem nyelôdnének el, s jobban szóródván, átvennék a kék szín domináns szerepét.

Persze a természetben sem minden kék szín oka a Rayleigh-szórás, számos igazi kék festék is létezik, amelyeknél a kék színt a fény és a festékmolekulák elektronjainak kölcsönhatása, azaz kvantummechanikai folyamat okozza. Ez mondható el több mesterséges kék festékre is. De a mesterséges festékek között is akad olyan, amelynél a Rayleigh-szórás felelôs a kék színért. Az ilyen festékek elôállításának alapja, hogy pl. az üvegszerû Al-szilikátokban olvasztáskor számos 50 nm-nél kisebb méretû kénszemcse reked benn, amelyekben az áthaladó fény Rayleigh-szóródást szenved, ezért ráesô fehér fényben ennek finomra ôrölt pora is kék színû. Így állítható elô belôle tartós ultramarin festék, amelynek a napsugárzás nemhogy ártana (mint általában a festékeknek, amelyek kifakulnak tôle), hanem éppen napfényben a legszebb kék ragyogású. Ennél a festéknél a Rayleigh-szóródásból származó kék szín olyan erôs, hogy elnyomja az egyébként színtelen, átlátszó anyagból készített porokra általában jellemzô fehérséget, aminek pedig az az oka, hogy a porszemcsék abba a mérettartományba esnek, ahol a hullámhosszfüggetlen "fehér"-szórás a jellemzô.

                                                             Szerkesztő

A Hupont.hu weboldal szerkesztő segítségével készült. Itt Önnek is lehetséges a weboldal készítés.

ÁSZF | Adatvédelmi Nyilatkozat