Sfera niebieska

 Patrząc w niebo, najwyraźniej widzimy pewne sklepienie z porozmieszczanymi na nim gwiazdami (czasem z Księżycem i innymi świecącymi obiektami), które niejako zamyka nam dostęp do prawdziwej przestrzeni kosmicznej. Odnosimy wrażenie, ze moglibyśmy, jak ten średniowieczny mnich ze sławnego sztychu dojść do miejsca, gdzie to sklepienie spotyka się z widnokręgiem. Jest ono oczywiście naszym złudzeniem, ale - o dziwo! -ma najwyraźniej pewien określony kształt, kształt kulistej czaszy przykrywającej nas od góry, wspartej swym brzegiem na kole widnokręgu. Wymiary - pozorne, bo tylko o takich może tu być mowa tej czaszy, to kwestia naszego subiektywnego wyczucia. Większość ludzi po uważnym wpatrzeniu się w sklepienie niebieskie ocenia jego odległość od nas, liczoną nisko nad horyzontem, jako nieco większą niż odległość liczona w górę, do zenitu. Niebo wygląda jak kopuła przykrywająca Ziemię. Wynika to stąd, ze nasze wyczucie odległości inaczej działa w pionie - gdy w polu widzenia mamy tylko gwiazdy, a inaczej w poziomie - gdy obok ciał niebieskich w polu widzenia występują również obiekty naziemne. Z tego samego powodu wynika znany fakt, że Słońce widziane tuz nad horyzontem (w czasie wschodów i zachodów) wydaje nam się jakieś przesadnie wielkie. Aby się przekonać, ze jest to nasze złudzenie, związane tylko ze sposobem patrzenia, spróbujmy popatrzeć kiedyś na takie niby za duże Słonce z pozycji głową w dół 
Dysk słoneczny d wydaję się większy tam gdzie granica rozpraszania światła jest bardziej oddalona d2:d1=r2:r1. 

Sklepienie niebieskie rozumiane naiwnie - według starych wyobrażeń - jako kopuła wsparta na widnokręgu. A oto prosty dowód na "ziemskość" zjawiska, jakim jest widok błękitu nieba.

Rysunek A pokazuje widok Księżyca na tle dziennego nieba. często spotykany w godzinach rannych lub popołudniowych. Nie dziwmy się przy tym, ze Księżyc w dzień na niebieskim tle wygląda tak samo, jak nocą na czarnym tle. a przecież nie powinien tak wyglądać. Gdyby bowiem niebieskie tło było rzeczywiście tłem, to powinna się na nim odznaczać bardzo wyraźnie również druga, nie oświetlona przez Słońce, część Księżyca (rys. B). Czegoś takiego jednak nie obserwujemy. Płynie stąd wniosek, że to co widzimy jako niebieskie sklepienie, pozornie bardzo dalekie - dalsze niż Księżyc i Słońce - jest w gruncie rzeczy jakąś świecącą warstwą znajdującą się pomiędzy nami a Księżycem. Oczywiście, tą świecącą warstwą może być tylko atmosfera Ziemi. Rozproszone w niej światło słoneczne - a dokładniej mówiąc - najbardziej krótkofalowa składowa tego światła - zabarwia ją właśnie na kolor błękitny. Patrząc poprzez błękit naszej atmosfery widzimy tylko silne źródła światła: Słońce i jasną część Księżyca. Nie możemy natomiast dojrzeć ciemnej części Księżyca. Podobnie, w czasie silnej mgły nie widzimy całego samochodu, a tylko jego świecące reflektory

O jego obecności i kulistym kształcie świadczą bardzo przekonywająco liczne efekty Jednym z nich jest wspaniały efekt pozornego wyginania się smug kondensacyjnych po samolotach przelatujących na dużych wysokościach. Charakterystyczną cechą sklepienia niebieskiego jest właśnie to, ze zamiast spodziewanych linii prostych - obserwujemy łuki. Jeśli ktoś obserwował Księżyc, występujący na dziennym niebie wraz ze Słońcem, w dniu pierwszej kwadry (gdy oświetlona część Księżyca zajmuje dokładnie połowę jego tarczy). To z pewnością zauważył, że linia oddzielająca jasna połówkę tarczy od ciemnej nie jest wcale prostopadła do linii przebiegającej od Słońca do księżyca, lecz jest prostopadła do pewnego łuku, łączącego te dwa obiekty.