Årsagen til vores blå himmel findes i lysets spredning. På vej ned mod Jordens overflade oplever lyset med de korteste bølgelængder den kraftigste spredning.
Det blå lys er den mest kortbølgede farve i det synlige spektrum, og derfor bliver der spredt væsentligt mere blåt lys ud på himlen end lys i alle andre farver.
Det er de mindste molekyler i atmosfæren såsom ilt (O2) og kvælstof (N2), der spreder lysets farver forskelligt. Større partikler som fx vand eller støv spreder lys stort set uafhængigt af lysets farve.
Nuancen af blå afhænger af vand
Det er derfor muligt at bedømme mængden af netop vand i atmosfæren ved at se på, hvor lyseblå farven egentlig er.
I en ekstremt tør polarluft virker himlen næsten sort-blå, og den i vores øjne mest blå himmel er faktisk ofte iblandet en del andre farver – altså hvidt lys – for at virke rigtigt blå.
I luftmasser, som igennem længere tid har fået vanddamp tilført fra varmt havvand, bliver himlen nærmest hvidlig, og favoriseringen af den blå farve overskygges helt af en kraftigere refleksion af hele farvespektret.
Rayleigh-spredning favoriserer blåt lys
Spredningen, som favoriserer det blå lys, som har kortere bølgelængde end det røde lys, kaldes for Rayleigh-spredning. Størrelsen af de molekyler, som spreder lyset, ligger her relativt tæt på bølgelængden af lyset.
Det blå spektrum ligger cirka mellem 4000 og 5000 ångstrøm, mens fx rødt lys har en bølgelængde på cirka 7000 ångstrøm, hvor en ångstrøm svarer til 10 -10 meter.
Rayleigh-spredningen er også årsag til et andet, lige så velkendt fænomen – den røde sol-nedgang. Her er solstrålingens vej gennem atmosfæren så lang, at kun den mest standhaftige farve er tilbage – nemlig rød.
