Proč je moře modré? A večerní nebe červené?

Plujeme na jachtě po modrém moři. Navečer se nebe halí do červené. Proč tomu tak je? Je moře modré, protože se v něm odráží modrá obloha? Takové vysvětlení se nabízí.

Jenže není úplně správné. Moře by bylo namodralé i pod bílou oblohou. A červený západ slunce má se stejnou částí fyziky mnoho společného.

Bílé světlo není bílé

Sluneční světlo vnímáme jako bílé, ve skutečnosti je ale složeno z celé řady barev – od fialové a modré přes zelenou a žlutou až po oranžovou a červenou.

Jednotlivé barvy se liší vlnovou délkou. Modré světlo má kratší vlnovou délku, červené delší. A právě na tom stojí barva oblohy i moře.

Proč je obloha modrá?

Když sluneční světlo prochází atmosférou, naráží na molekuly vzduchu. Kratší vlnové délky se rozptylují mnohem účinněji než delší. Modrá složka světla se proto rozptyluje do všech směrů.

Když se podíváme na modrou oblohu, většinou se tedy nedíváme přímo na světlo přicházející ze Slunce. Vidíme modré světlo, které bylo molekulami atmosféry odkloněno směrem k našim očím. Tento jev se nazývá Rayleighův rozptyl.

Ještě více než modrá se rozptyluje fialová. Obloha přesto nevypadá fialově, protože ve slunečním záření je fialové méně a lidské oko je na ni méně citlivé.

Proč je západ slunce červený?

Kde se bere na nebi večerní červená?

Foto Daniel Vodička

Modré a zelené světlo se cestou rozptýlí do stran. K našim očím ze směru zapadajícího Slunce proto dorazí především světlo s delší vlnovou délkou – žluté, oranžové a červené.

Čím delší je cesta světla atmosférou a čím více je v ní aerosolů, prachu nebo kouře, tím výraznější mohou být barvy západu.

Proto může být například po velkém lesním požáru nebo sopečné erupci západ slunce neobvykle oranžový či červený.

A proč je modré moře?

Tady už je situace trochu jiná. Část modré barvy moře skutečně pochází z odrazu oblohy. Především při pohledu pod malým úhlem může být odraz velmi výrazný. Není to ale hlavní důvod, proč je čistá hluboká voda modrá.

Samotná voda totiž jednotlivé barvy světla nepohlcuje stejně. Červené, oranžové a žluté světlo voda absorbuje rychleji než modré. Čím hlouběji světlo proniká, tím více červené složky mizí. Modrá část proniká hlouběji a část se rozptýlí zpět směrem k pozorovateli.

Proto velké množství čisté vody získává modrou barvu.

Ve sklenici je voda téměř bezbarvá, protože světlo prochází jen několika centimetry. V moři má ale k dispozici desítky či stovky metrů vody a rozdíl v absorpci jednotlivých barev se začne výrazně projevovat.

Proč je někdy moře tyrkysové nebo zelené?

Barvu moře neurčuje jen voda. V mělkých oblastech se na výsledné barvě podílí dno. Bílý písek odráží velké množství světla zpět skrz vodní sloupec. Proto mají tropické laguny typickou světle tyrkysovou barvu.

Zelenou barvu mohou způsobovat drobné organismy, především fytoplankton obsahující chlorofyl. Svoji roli hrají také sedimenty a další částice ve vodě.

Proto může být stejná voda jeden den tmavě modrá, jindy zelená a nad světlým pískem téměř azurová.

A proč je hluboké moře téměř černé?

S rostoucí hloubkou světla rychle ubývá. Červená část spektra mizí už v relativně malé hloubce, postupně se ztrácejí i další barvy.

Ve velké hloubce už téměř žádné sluneční světlo není.

Proto také červený předmět pod vodou postupně přestává vypadat červeně. Bez červené složky světla totiž není co odrážet zpět k našim očím.

A stejný princip vysvětluje i to, proč se při potápění bez umělého světla červené části výstroje brzy mění v nevýraznou šedou či tmavou barvu.

Moře a nebe tedy nejsou modré ze stejného důvodu. Oblohu barví především rozptyl světla v atmosféře, zatímco u moře hraje zásadní roli rozdílná absorpce jednotlivých barev ve vodě. A červený západ slunce je vlastně druhou stranou stejného příběhu – modré světlo bylo cestou atmosférou rozptýleno pryč a k nám dorazilo hlavně to červené.