Kijken naar vingerafdruk van gassen (zoals de gassen in onze Zon!)

Waarom is lucht hemels blauw en niet heelal zwart?

Deze week was ik bezig met het bestuderen van hele kleine deeltjes (die samen gassen vormen) in onze lucht. We noemden deze deeltjes moleculen. Veel moleculen vormen samen de gassen in onze atmosfeer. Vorige week had ik het erover gehad dat lichtgolven met deze moleculen kunnen botsen. Elk molecuul, elk gas, kan hele specifieke delen van licht tegenhouden/absorberen. Dus eigenlijk kunnen we zeggen dat gassen bepaalde kleuren licht beter absorberen dan andere kleuren. Dit zorgt voor zogeheten absorptielijnen.

In de sterrenkunde gebruiken we deze absorptielijnen om te kijken naar de ingrediënten van sterren en gaswolken. Sterren zijn tenslotte super grote bollen heet gas. Een gas is een verzameling van heel veel moleculen. Zoals elke ster bestaat de zon uit verschillende moleculen. Wanneer we met een prisma een dunne zonnestraal opbreken in alle verschillende kleuren van de regenboog, zien we een aantal zwarte lijnen. Dit zijn absorptielijnen. Door te kijken naar de plaats van de zwarte lijnen in de regenboog kunnen we zien welke moleculen deze lijnen veroorzaken. Zo kwam Pierre Janssen erachter dat de Zon uit het gas Helium bestaat. Doordat elk soort gas een andere donkere lijn veroorzaakt kunnen we een ster linken aan een unieke combinatie van zwarte lijnen, een soort barcode. Omdat deze uniek is vind ik het ook leuk om dit een vingerafdruk te noemen.

Dus.. Ik wil berekenen hoeveel licht er weerkaatst wordt op het aardoppervlak. Daarvoor moet ik eerst weten hoe licht door alle lagen van de atmosfeer reist. De lucht in de atmosfeer bestaat uit vele gassen (zuurstof, water, ozon) die licht van de Zon tegenhouden. Door te berekenen hoeveel gas er in een lag zitten kunnen we een unieke vingerafdruk van onze eigen atmosfeer maken. Met deze vingerafdruk kan ik berekenen hoeveel licht het aardoppervlak kan bereiken.
Maar hoe zorgt de atmosfeer ervoor dat we een mooie hemelsblauwe lucht hebben? Lees hieronder verder!

Waarom is de lucht blauw? • Als we rood licht met blauw licht vergelijken heeft rood licht een grotere golflengte dan blauw licht. Hierdoor is de kans dat blauw licht botst met moleculen in de lucht groter dan dat rood licht botst met de moleculen. Het blauwe licht wordt alle kanten op weerkaatst wat we op de aarde zien als een mooie helder-blauwe hemel!

Nu even een uitleg met wat gekkigheid: Ik denk graag in beelden, als een soort ezelsbruggetje. Deze week kwam ik op het idee om het principe uit te leggen met behulp van het spel Angry Birds. Als speler mag je gekleurde vogeltjes, op varkentjes schieten. Elk vogeltje heeft zo zijn eigen eigenschappen. De rode zijn groot en zwaar en de blauwe zijn klein en licht. De rode zie ik daardoor als lange grote golven en de blauwe als korte kleine golven. Als we beide de rode en de blauwe vogels ( fotonen) op de biggetjes (luchtdeeltjes) richten, hebben we een grotere kans de biggetjes te raken met een kleinere golf. Zodra de blauwe vogeltjes een biggetje raken vermenigvuldigen ze zich. Ze schieten alle kanten op waardoor we overal in de lucht, en overal op aarde, meer blauwe vogeltjes dan andere vogeltjes zullen zien. Een blauwe lucht.