Az ég színe valójában a földi élet miatt kék

„Miért kék az ég?” Ez az egyik legklasszikusabb kérdés, amit egy kíváncsi gyermek feltehet, de a válasz sokkal érdekesebb, mint gondolnád. Akár hiszed, akár nem, az ég nem volt mindig kék. Valójában maga az élet változtatta meg az ég színét nem egyszer, hanem kétszer.

Az ég színe két fő tényezőtől függ: a fényforrást adó Naptól, valamint a Nap és a szemünk között a levegőben lévő anyagtól. Ma a Föld légköre elsősorban nitrogénből (78%) és oxigénből (21%) áll, a maradék 1%-ot pedig nyomokban argon, szén-dioxid és más gázok alkotják. A Föld légköre azonban évmilliárdokkal ezelőtt egészen másképp nézett ki — számolt be róla a SciShow.

A Föld első légköre: A hidrogénben gazdag kezdet

Körülbelül 4,5 milliárd évvel ezelőtt a Földnek könnyű, főként hidrogénből álló légköre volt. Ez a korai légkör azonban leépült, valószínűleg egy nagy protobolygóval való ütközés vagy a fiatal Napból érkező intenzív sugárzás következtében. Így a Földnek új légkört kellett létrehoznia vulkanikus tevékenység révén, amely a bolygó belsejében rekedt gázokat szabadított fel.

A második légkör: Szürkés árnyalat

Körülbelül 4,3 milliárd évvel ezelőtt kezdett kialakulni a Föld második légköre, amely elsősorban nitrogénből állt, oxigén gyakorlatilag nem volt benne, és jelentős mennyiségű szén-dioxidot tartalmazott. Alkalmanként ammónia- és metánmolekulák is jelen voltak, de a napfény hatására gyorsan lebomlottak, vagy a kémiai reakciók során elhasználódtak. Ennek az ősi égboltnak valószínűleg szürkés-kékes-zöldes árnyalata volt nappal, szürkületkor pedig sárgás árnyalatú.

Az ég színeinek megértése

Az égbolt színét az befolyásolja, hogy a fény hogyan lép kölcsönhatásba a légkörben lévő részecskékkel. Két fő szóródási típus játszik szerepet:

• Rayleigh-szórás: Ez akkor következik be, amikor a fény hullámhossza sokkal hosszabb, mint a vele találkozó részecskék mérete. A kisebb molekulák, mint a nitrogén és az oxigén, kiváló Rayleigh-szórással rendelkeznek, ami a rövidebb hullámhosszú fényt (kék és ibolya) hatékonyabban szórja. A szemünk azonban érzékenyebb a kék fényre, így az égbolt kéknek tűnik.
• Mie-szórás: Ez nagyobb részecskéknél, például vízcseppeknél, hamunál és pornál fordul elő, és a fény minden hullámhosszát egyformán szórja, ami szürkés megjelenéshez vezet, például borult napokon.

A Mars, mint példa

A Mars érdekes összehasonlítási lehetőséget nyújt. A vékony, főként szén-dioxiddal teli légkör ellenére a marsi égbolt nem kék. A vékony légkör miatt kevesebb a Rayleigh-szórás, és a rengeteg por elnyeli a kék fényt, így az égbolt vörösnek vagy narancssárgának tűnik.

Ősi Föld: A metánköd

Körülbelül 3,7 milliárd évvel ezelőtt a metanogén baktériumok metánt kezdtek termelni, jelentősen megváltoztatva a Föld légkörét. Ez a metán, amelyet a napfény különböző molekulákra bontott, sűrű ködöt hozott létre, amely elnyelte a kék fényt, és az égboltot narancssárgának tüntette fel. Ez a forgatókönyv ma is megfigyelhető a Szaturnusz Titán nevű holdján, amelynek ködrétegei megváltoztatják az égbolt színét.

A nagy oxidációs esemény

Körülbelül 2,4 milliárd évvel ezelőtt fejlődtek ki a cianobaktériumok, amelyek fotoszintézis révén oxigént termeltek. Ez jelentette a Nagy Oxidációs Esemény kezdetét, amely körülbelül 200 millió év alatt a jelenlegi szint 10%-ára növelte a légköri oxigénszintet. Az oxigén reakcióba lépett a metánköddel, kitisztítva azt, és lehetővé téve a kék fény szabad szóródását. Ezenkívül az oxigén hatására ózon is képződött, amely elnyeli a sárga, narancssárga és vörös fényt, így az alkonyi égbolt mélykék lett.

A kék égbolt visszatérése

A cianobaktériumok által termelt oxigén a metántermelő baktériumok visszaszorulásához is vezetett, ami tovább csökkentette a homályt. A kevesebb homály és a több oxigén hatására az ég színe visszatért a ma ismert kék színhez.

Az égbolt színének története a földi élet által vezérelt légköri evolúció lenyűgöző története. A szürkés árnyalattól a narancssárgáig, majd végül a ma ismert kékig minden változás a bolygó légköri összetételének jelentős változásait tükrözi. Legközelebb, amikor valaki megkérdezi, miért kék az égbolt, megoszthatja Önnel a folyamatosan változó égbolt hihetetlen utazását, köszönhetően az évmilliárdok során alakító életformáknak.

Ezeket a cikkeket is érdemes elolvasni:

Mi az a Nagy Attraktor, és miért közelít felé a miénkkel együtt több ezer galaxis?
Mi történt a Holdra kitűzött zászlókkal és más, ott hagyott tárgyakkal?