Màu xanh lơ của bầu trời, các nhà vật lý giải thích, là do các tia sáng xanh bị bẻ cong đi nhiều hơn tia sáng đỏ. Nhưng sự cong thêm này – còn gọi là hiện tượng tán xạ – cũng mạnh không kém ở các tia tím, vậy tại sao bầu trời không phải là màu tía!
Câu trả lời, được giải thích đó là do mắt của người quan sát.
Ánh sáng trắng được tạo thành từ tất cả các màu trong cầu vồng. Khi ánh sáng Mặt trời đi vào bầu trời khí quyển Trái đất, gặp phải các phân tử nhỏ nitơ và ôxy trên bầu trời, nó bị tán xạ, hoặc khúc xạ. Các tia sáng có bước sóng ngắn nhất (xanh và tím) bị tán xạ mạnh hơn các tia sáng có bước sóng dài (đỏ và vàng). Vì thế, khi chúng ta nhìn theo một hướng trên bầu trời, chúng ta nhìn thấy những bước sóng bị bẻ cong nhiều nhất, thường là cuối dải màu xanh.
Cách lý giải truyền thống về bầu trời xanh là ánh sáng Mặt trời bị tán xạ – các bước sóng ngắn hơn thì tán xạ mạnh hơn các tia sóng dài. Song thực tế, một nửa lời giải thích thường bị bỏ qua: đó là bằng cách nào măt chúng ta nhận được phổ này.
Mắt người nhìn được màu sắc là nhờ vào 3 loại tế bào hình nón trên võng mạc. Mỗi loại cảm nhận tương ứng với một loại ánh sáng có bước sóng khác nhau: dài, vừa và ngắn. “Bạn sẽ cần cả ba loại tế bào này mới nhìn màu chính xác được”.
Khi một bước sóng ánh sáng đi đến mắt, tế bào hình nón sẽ gửi một tín hiệu tới não. Nếu ánh sáng xanh dương với các gợn sóng ngắn, tế bào nón sẽ phát tín hiệu để não nhìn ra màu xanh. Nếu là sóng đỏ với các bước sóng dài, não sẽ nhìn thấy màu “đỏ”.
Tuy nhiên cả ba loại tế bào nón trên đếu nhạy cảm trên một khoảng rộng, có chỗ chồng chập lên nhau, điều đó có nghĩa là hai phổ khác nhau có thể gây ra cùng một phản ứng ở một nhóm các tế bào nón. Chẳng hạn nếu một sóng đỏ và sóng xanh lục đi vào mắt cùng lúc, các tế bào nón khác nhau sẽ gửi một tín hiệu mà não dịch ra là màu vàng.
Màu cầu vồng đa sắc của bầu trời khi đi vào mắt người sẽ được cảm nhận tương tự như sự chồng chập của ánh sáng xanh dương “nguyên chất” với ánh sáng trắng. Và đó là lý do vì sao bầu trời xanh lơ – hoặc gần như vậy.
Mắt của bạn không thể phân biệt sự khác nhau giữa phổ tổng hợp xanh dương – tím với hỗn hợp của ánh sáng xanh dương nguyên chất và ánh sáng trắng.
Trong mắt các loài động vật khác, màu của bầu trời lại khác hẳn. Trừ người và một số loài linh trưởng, hầu hết động vật chỉ có hai loại tế bào hình nón thay vì ba. Ong mật và một số loài chim nhìn ở bước sóng cực tím – loại bước sóng vô hình trước con người.