A NAPPALI ÉGBOLT
A nappali égen az egyik leggyakrabban tapasztalt és legkönnyebben
megfigyelhető jelenség, az égbolt kék színe. Ennek kialakulásában két
tényező játszik fontos szerepet: a Föld légköre és központi csillagunk
sugárzása. A bolygónkat övező légburok megváltoztatja a belépő sugárzás
összetételét - egyes hullámhossztartományokat átenged, másokat kiolt -
valamint megváltoztatja a belépő sugarak irányát is a fénytörés elvének
megfelelően. (Az alábbiakban csak a spektrum látható tartományára kifejtett
hatásaival ismerkedünk meg.)
A Napból érkező fény belép az atmoszférába, és itt sok atommal,
molekulával találkozik. A találkozások alkalmával szóródik, kissé eltérül
eredeti irányától, a szóródás mértéke pedig fordított arányban áll a
hullámhosszal. Tehát minél nagyobb egy fénysugár hullámhossza, azaz minél
vörösebb, annál kevésbé szóródik. Ennek következtében a rövidebb
hullámhossztartományból, a spektrum látható részének kék végéből fog a
legtöbb szóródni - a légtömegekről is ebből a színből jut legtöbb a
szemünkbe, ezért látjuk az égboltot kék színűnek. Amennyiben a levegőben sok
por vagy vízpára van, ezek szemcséinek mérete nagy az atomokhoz és
molekulákhoz képest, már nem érvényesül az előbbi hatás. A szemcsék
nagyjából ugyanannyit szórnak minden hullámhosszból, azaz minden színű
fényből, így a színek keverékeként létrejön a fehér árnyalat: és fehéres
színt ölt a égbolt. Ha egy adott helyen nagyobb mennyiségű vízpára
csoportosul, a róla szóródó erős fehér fény élesen elüt az égi háttértől -
ezek a felhők. Napközben csak a legfényesebb égitesteket láthatjuk: a Napot,
a Holdat esetleg a Vénuszt. A halványabb bolygók és csillagok nem
figyelhetők meg, mivel a levegőben szóródó napfény sokkal erősebb gyenge
pislákolásuknál, és elnyomja fényüket. Azokról az égitestekről, amelyek nem
rendelkeznek jelentős légkörrel (mint például a Hold), nappal is ugyanúgy
láthatók a csillagok, mint éjszaka.
A nappali égbolton látványos változásokat figyelhetünk meg, amikor a Nap
a horizont közelében tartózkodik - azaz napkelte és napnyugta környékén.
Ekkor a központi csillagunkról érkező fény már sokkal hosszabb utat tesz meg
a légkörben, mint magas napálláskor. Amint a fény belép bolygónk sűrű
atmoszférájába, eredeti irányától elhajlik: ez a fénytörés. Minél mélyebben
merül a légkörbe, annál sűrűbb közeggel találkozik, és annál nagyobb mértékű
lesz az elhajlás. Ennek következtében minden égi objektum (kivéve, amelyik
pont a fejünk fölött, a zenitben látszik) valójában alacsonyabban van, mint
ahogyan azt mi látjuk. Az égitestek képének megemelkedése ott a legnagyobb,
ahol a fény a leghosszabb utat teszi meg az atmoszférában, azaz a
horizontnál. Ezt derült idő esetén bárki könnyedén megfigyelheti: a
napkorong a látóhatár közelében ellapul, mivel az alsó részéről érkező
fénysugarak sűrűbb közegen haladnak keresztül, mint a felső részéről
érkezők, így jobban elhajlanak. Ezt a jelenséget refrakciónak nevezik, a
refrakció értéke a zenitben nulla, a látóhatár felé fokozatosan nő, ahol
általában eléri a fél fokot. Tehát amikor a napkorong alja látszólag a
horizontot érinti, az a valójában már alatta is van. A légköri fényszóródás
hatását ebben az esetben is megfigyelhetjük: ha a Nap a horizont közelében
van, fénye hosszú utat tesz meg a légkörben, a fényszóródás is jelentős. A
kék szín nagy része így már nem jut el hozzánk, és a napkorong vörös
árnyalatban pompázik.
A szürkületi ég színkavalkádjának kialakításában ugyancsak a fényszóródás
játszik főszerepet. Az alacsonyabb és sűrűbb légrétegek többet, a magasabbak
és ritkábbak pedig kevesebbet szórnak ki a kékből - így a horizonttól
felfelé haladva a vöröstől a kékig terjedő színskálát figyelhetünk meg. A
szürkület alatt a fény a légkör távoli részéről érkezik a felettünk
található légtömegekre. Időtartama földrajzi szélességenként változó, mivel
különböző szélességeken a látóhatárhoz képest más-más szögben ereszkedik a
Nap a horizont alá. A polgári szürkület akkor ér véget, amikor a Nap 6
fokkal, a csillagászati pedig, amikor 18 fokkal süllyed a látóhatár alá - ez
utóbbi nálunk kb. két óra hosszú.