Rozpraszanie

 Dlaczego niebo jest niebieskie? Izaak Newton sądził, że kolor ten jest wynikiem odbicia światła słonecznego od wydrążonych kropelek wody. Teoria ta była błędna, gdyż takie kropelki nie występują w atmosferze.
W 1881 roku John Tyndall (1820-1893) przedstawił poprawne wyjaśnienie tego zjawiska. Opierając się na badaniach lorda Rayleigha (John William Strutt, 1842-1919), wywnioskował, że niebieska barwa nieba jest wynikiem rozproszenia światła (rozprowadzenia we wszystkich kierunkach) przez cząsteczki powietrza). Rozmiary cząsteczek, które biorą udział w rozpraszaniu Rayleigha, są mniejsze od długości fali światła widzialnego. Intensywność (na jednostkę objętości) rozpraszania Rayleigha jest odwrotnie proporcjonalna do czwartej potęgi długości fali? 
Największe rozproszenie występuje przy kolorach o najkrótszych falach, takich jak fioletowy i niebieski. Zielony jest mniej rozpraszany, a czerwony najmniej. W wyniku zmieszania się wszystkich kolorów w odpowiednich proporcjach - (mnóstwo fioletu, mniej niebieskiego i zielonego, a najmniej czerwonego i pomarańczowego) powstaje niebieski kolor nieba.  [Patrz rysunek ]
Kiedy patrzymy na oddalony przedmiot, widzimy światło odbite bezpośrednio od niego oraz rozproszone światło nadchodzące z tego samego kierunku. W rezultacie zmniejsza się ostrość widzenia odległego obiektu. Gdy ten sam przedmiot obserwujesz przez niewielką papierowa tubę, widzisz go wyraźniej, ponieważ mniej rozproszonego światła dochodzi do twojego oka.
Formuła Rayleigha nie odnosi się do większych cząstek (kropelek wody, kryształków lodu). W tym przypadku mamy do czynienia z rozpraszaniem Mie, nazwanym tak na cześć jego odkrywcy, niemieckiego fizyka Gustava Mie (1866-1957), który opisał je w 1908 roku. Rozpraszanie Mie jest niemal takie samo dla wszystkich długości fal i stąd w efekcie widzimy światło białe. Możemy teraz wyjaśnić, czemu cienkie chmury złożone z kryształków lodu (cirrus) są białe. Z powodu rozpraszania Mie, do którego dochodzi na kropelkach wody i na cząsteczkach pary wodnej silnie skoncentrowanych w chmurach, grube chmury również są białe. Wielokrotne rozpraszanie zwiększa ilość fal o różnych długościach dochodzących do naszych oczu. Podobnie dym papierosowy wydaje się niebieskawy, ale wypuszczony z ust jest białawy, gdyż miesza się z parą wodną. Z powodu wielokrotnego rozpraszania niebo w pobliżu horyzontu jest jaśniejsze (droga światła przez atmosferę jest znacznie dłuższa). 
Rozkład światła słonecznego wokół Ziemi. [Patrz rysunek ]
Kolory nieba podczas wschodu Słońca (cyfry ze znakiem + oznaczają wysokość Słońca nad horyzontem a ze znakiem - wysokość Słońca nad horyzontem).  [Patrz rysunek ]
Kolory nieba podczas zachodu Słońca (cyfry ze znakiem + oznaczają wysokość Słońca nad horyzontem a ze znakiem - wysokość Słońca nad horyzontem).  [Patrz rysunek ]