Tiesitkö, että taivas voi olla vihreä, vaikkei kyse olisikaan revontulista?
Ilman Aurinkoa ei olisi elämää – eikä värejä, muistuttaa Ilmatieteen laitoksen päivystävä meteorologi Sini Tenhunen, 26.
Hän kävi viime marraskuussa työmatkalla Nepalissa ja sai muistutuksen asiasta, jonka suomalaisena voi hetkittäin unohtaa: taivas ei ole kaikkialla päivisin sininen.
– Vietnamin tai Nepalin kaltaisissa maissa taivas on saastekerroksen vuoksi lähes koko ajan harmaa. Pilviäkin on vaikea erottaa taivaalta, Tenhunen kertoo.
Sinistä taivasta voi siis pitää luksuksena. Aina ei kuitenkaan tule ajatelleeksi, miksi näemme sen päivällä sinisenä – ellei ole pilvistä – tai miksi kuvaamme Auringon piirroksissa aina keltaisena.
Auringon valo on nimittäin valkoista, mutta se sisältää kaikki perusvärit.
Tenhunen avaa monimutkaista asiaa näin:
Saharan hiekasta irtoavat hiukkaset sirottavat valoa ja tehostavat väriä.
Sini Tenhunen
Kun Auringon valkoinen valo lähestyy Maata, se osuu ensin ilmakehässä oleviin pieniin molekyyleihin ja pienhiukkasiin, esimerkiksi typpi- ja happimolekyyleihin. Hiukkaset hajottavat valon ja muuttavat samalla sen kulkusuuntaa.
– Tätä ilmiötä kutsutaan siroamiseksi, Tenhunen kertoo.
Valoisaan aikaan ilmakehässä olevat molekyylit levittävät eli sirottavat nimenomaan sinisen värin laajimmalle alueelle.
Ellei ilmakehää olisi, taivas olisi päivisinkin musta.
Sirontaa on kahdenlaista, Rayleigh-sirontaa ja Mie-sirontaa.
Taivaan sinisyyden selitys on Rayleigh-sironnassa. Se tarkoittaa sitä, että sirottavan hiukkasen koko on pienempi kuin sirottavan valon aallonpituus.
– Niin kauan kun tilanne on tämä, taivas on päivällä sininen, Tenhunen sanoo.
Jos sirottaja eli hiukkanen tai esimerkiksi aerosoli on kooltaan samaa luokkaa kuin näkyvän valon aallonpituus, puhutaan Mie-sironnasta. Näin tapahtuu esimerkiksi silloin, kun ilmakehässä on pölyä ja saasteita.
– Silloin punainen valo siroaa herkemmin ja värjää taivaan punertavaksi.
Tenhunen muistuttaa, että värien näkemisessä on aina kyse myös ihmissilmän ominaisuudesta.
Silmän värireseptorit reagoivat valon eri aallonpituuksiin. Aivot tulkitsevat nämä värireseptoreissa tapahtuvat kemialliset reaktiot eri väreinä.
Silmä erottaa sinisen paremmin kuin esimerkiksi violetin, joka myös sirottuu pois ensimmäisenä ilmakehään saapuessaan.
– Siksi taivas ei ole violetti vaan sininen.
Aurinko puolestaan näyttää silmissämme keltaiselta, koska Auringosta tulevasta valosta on sironnut sininen väri pois siinä vaiheessa, kun valo pääsee maanpinnalle asti.
– Samasta syystä salama näyttää keltaiselta.
Auringonlaskujen ja -nousujen aikana taivas voi olla häikäisevän oranssi tai punainen. Tällä kertaa punaisuus johtuu Rayleigh-sironnasta.
Koska katsojan ja horisontissa olevan Auringon välissä on tuolloin enemmän ilmaa, myös sirottajia on enemmän.
– Sininen valo ehtii kulkumatkallaan kohti katsojan silmää sirota kokonaan pois. Jäljelle jäävät pidemmät aallonpituudet eli punaisemmat värit, Tenhunen kertoo.
Valosta siroavat silloin pois sinisen lisäksi myös muun muassa vihertävät värit.
Auringonlaskut ja -nousut voivat olla henkeäsalpaavan kauniita. Johtuuko kauneus osittain ilmakehässä olevista saasteista, kuten joskus kuulee väitettävän?
Mitään tieteellistä selitystä erityisen kauniille auringonnousuille ja -laskuille ei ole, sanoo Tenhunen. Ilmiöt ovat siis yhtä vanhoja kuin taivas itse.
– Kauneus on katsojan silmässä, hän sanoo.
Toki ilmakehässä on kaikkea ylimääräistä, kuten vaikkapa metsäpalojen aiheuttamaa savua ja pienhiukkasia tai jopa Saharan hiekkaa. Ylimääräiset hiukkaset vahvistavat auringonnousuihin ja -laskuihin liittyvää värikkyyttä.
– Saharan hiekasta irtoavat hiukkaset sirottavat valoa ja tehostavat väriä. Hiekka itsessään ei ole punaista.
Ilmastonmuutoksen seurauksena metsäpalot lisääntyvät. Paloista irtoavat pienhiukkaset voivat vaikuttaa auringonnousujen ja -laskujen väreihin hetkellisesti.
Tenhunen on lukenut spekulaatioita siitä, että teoriassa ilmakehään voisi vapautta rikkiyhdisteitä hillitsemään ilmastonmuutosta.
– Se vaikuttaisi taivaan väriin kyllä, hän sanoo.
Tenhunen muistuttaa, että rikkiyhdisteet ovat haitallisia kaasuja ja niiden käyttämistä koskevat keskustelut ovat olleet puhtaasti teoreettisia.
– Ne aiheuttaisivat muun muassa lisääntyneitä happosateita, joten idea olisi tosi huono.
Auringonvalon lisäksi myös pilvet ovat valkoisia. Ne koostuvat vesipisaroista. Pisarat puolestaan koostuvat lukemattomasta määrästä vesimolekyylejä.
Auringon valo reagoi pisaraan siten, että se ei sirotakaan väriä pois, vaan saa kaikki värit kimpoamaan samaan suuntaan.
Tässä on kyse Mie-sironnasta, kertoo Tenhunen.
– Koska mikään väri ei siroa varsinaisesti pois, saa ihmissilmä auringosta peräisin olevaa ”vääristymätöntä” eli valkoista valoa. Samasta syystä lumi on valkoista.
Sadekuuro- ja ukkospilvessä on paljon vettä. Kun pilven yläosasta kulkee säteilyä pilven läpi, se vaimenee matkallaan kohti maanpintaa.
– Tämän vuoksi pilven alla on ikään kuin varjo, sillä iso osa valosta tulee ympäristöstä hajavalona eikä suoraan pilven läpi. Tämä saa pilven pohjan näyttämään tummalta.
Toisin kuin tulee ajatelleeksi, taivas voi joskus olla vihreä.
– Joskaan ei yleensä Suomessa, Tenhunen sanoo.
Vihreä taivas on yleisempi Yhdysvalloissa, jossa esiintyy paljon supersolu-ukkosia tornadojen yhteydessä.
Ilmiö johtuu siitä, että auringonvalo ei pääse ukkospilven läpi, jos siinä on todella paljon sirottajia eli muun muassa vettä ja rakeita.
– Silloin lyhyemmät aallonpituudet siroavat pois ja taivas näyttää vihreältä, Tenhunen kertoo.
Tilanteen syntyminen edellyttää sitä, että aurinko on melko matalalla, jolloin saatavilla oleva hajavalo on punertavaa. Supersolu-ukkoset syntyvätkin useimmiten iltapäivisin.
Suomessa vihreää taivasta voi nähdä revontulten aikaan illalla ja yöllä.
Yksi taivaan ihmeellisimmistä valoilmiöistä – sateenkaari – puolestaan syntyy, kun auringon valkoinen valo kohtaa ilmakehässä sadepisaroita. Silloin valo joutuu kulkemaan pisaran läpi, jolloin valo taittuu.
– Punainen väri taittuu vähemmän kuin violetti, siksi punainen väri on sateenkaaressa ylhäällä, violetti alhaalla, Tenhunen kertoo.
Sateenkaarissa kuvataan yleensä seitsemän väriä eli punainen, oranssi, keltainen, vihreä, sininen, indigo ja violetti. Vaikka vaikuttaa siltä, että sateenkaaressa olisi kaikki maailman värit, se ei pidä paikkaansa. Murretut ja taitetut värit, kuten ruskea ja pinkki, puuttuvat.
Revontulten aikaan taivas tarjoilee parastaan
Revontulet syntyvät, kun Auringosta lähtevä aurinkotuuli ohjautuu Maan magneettikentän vuoksi kohti Maan magneettisia napoja, käytännössä etelä- ja pohjoisnapaa.
Kun Auringosta lähteneet varautuneet hiukkaset osuvat ilmakehään noin 100–200 kilometrin korkeudessa, ne virittävät ilmakehässä olevia happi- ja typpiatomeja sekä happi- ja typpimolekyylejä.
– Viritystilojen purkautuminen johtaa näkyvään valoon eli revontuliin, Sini Tenhunen kertoo.
Revontulien värejä ovat punainen, vihreä ja sininen. Punainen ja sininen vaativat voimakkaammat aurinkotuulet kuin vihreä väri.