מדוע השמיים כחולים? ירון

אור השמש הוא אור לבן המכיל את כל אורכי הגל אך שיא הפליטה שלה נגזר מטמפרטורת השמש ( טמפרטורת פני השטח היא כ 6000 מעלות צלסיוס) והוא שווה ערך לאורך גל של 550 ננומטר המתבטא כצבע צהוב.

השמים על פני כדור הארץ נראים כחולים משום שמולקולות החנקן והחמצן באטמוספרה מפזרות לעיננו בעיקר את אורך הגל המתבטא כאור כחול ומעבירות ללא הפרעה את אורכי הגל המתבטאים כצבע האדום והצהוב של האור. בחלל לא קיימת אטמוספרה ולכן אין כל חומר (גז, נוזלי או מוצק) שיכול לפזר את האור(למעשה החלל אינו ריק מוחלט אך צפיפות החומר היא אפסית).

כאשר ממריאים בחללית מפני כדור הארץ - ניתן לראות איך השמיים סביבנו הופכים מתכלת לכחול, כחול עמוק ולבסוף כאשר נצא מחוץ לאטמוספרה לשחור של החלל. אם היינו יוצאים מחוץ לאטמוספרה גם צבע השמש הנראה לנו היה משנה מעט את הגוון.

לקראת זריחה ושקיעה השמש נמוכה מאוד בשמיים והמרחק שקרני השמש עוברות באטמוספרה ארוך הרבה יותר. עקב כך, מרבית האור בעלי אורכי גל קצרים מתפזר הרבה לפני שהוא מגיע אלינו ומה שנותר זה אורכי הגל הארוכים יותר (קרי אדום וכתום). ככל שיהיו יותר חלקיקים באוויר (עשן, אבק, זיהום אוויר, מלח) כך הצבעים יטו לכיוון האדום.
 

התמונות נלקחו מויקיפדיה

על פני הירח לא קיימת אטמוספרה ולכן אין כל חומר (גז, נוזלי או מוצק) שיכול לפזר את האור והשמיים מפני הירח נראים שחורים.

 לעומת השמיים הכחולים, עננים יראו לבנים.
חלקיקי המים בענן מספיק גדולים כדי להחזיר ולפזר את האור הפוגע בהם (כפי שאמרנו אור השמש מכיל את כל ספקטרום הצבעים= אור לבן) הפיזור של כל אורכי הגל הוא אחיד ולכן הצבע המתקבל כאשר האור פוגע ברשתית העין הוא לבן.
ענני גשם הם מקרה ספציפי והם יראו אפורים כאשר אור השמש המגיע מלמעלה לא חודר דרכם באופן מלא.
ככל שיותר אור ישבר או יחסם בדרכו (reflection/absorption) כך הענן יראה יותר כהה, פשוט מכיוון שפחות אור יחדור ויגיע לרשתית העין. במידה ונביט על צידו העליון של ענן אפור כהה (ממטוס למשל) היינו רואים כי למעשה צבעו לבן כשלג.