Skąd bierze się pas 90°, punkty neutralne, filtr w okularach i nawigacja owadów.
Cząsteczka rozpraszająca światło zachowuje się jak drgający dipol, czyli para rozsuniętych ładunków — plusa i minusa: elektrony kołyszą się w kierunku, w którym drga pole elektryczne padającej fali. A drgający ładunek nie promieniuje wzdłuż kierunku swojego drgania — promieniuje najsilniej w bok.
Światło słoneczne jest niespolaryzowane, czyli drga we wszystkich kierunkach prostopadłych do kierunku biegu. Rozważmy więc obserwatora patrzącego pod kątem prostym do promienia słonecznego:
Drgania prostopadłe do naszej linii widzenia promieniują ku nam normalnie. Drgania wzdłuż naszej linii widzenia nie promieniują ku nam wcale. W efekcie do naszego oka dociera wyłącznie jedna z dwóch składowych — światło jest w pełni spolaryzowane liniowo.
Przy kątach innych niż 90° obie składowe docierają w różnych proporcjach, więc polaryzacja jest częściowa. Patrząc dokładnie na Słońce albo dokładnie w przeciwną stronę, dostajemy obie po równo i polaryzacji nie ma wcale.
W praktyce maksymalny stopień polaryzacji nieba wynosi 70–80 procent, nie 100 — bo rozpraszanie wielokrotne i aerozole mieszają kierunki z powrotem. Dlatego im czystsze powietrze, tym silniejsza polaryzacja: po przejściu frontu efekt filtra polaryzacyjnego bywa dramatyczny, w letnim zamgleniu ledwie zauważalny.
Na niebie istnieją punkty, w których polaryzacja spada do zera — nie z powodu geometrii dipola, tylko wskutek rozpraszania wielokrotnego. Znane są od XIX wieku i noszą nazwiska odkrywców:
Punkt Babineta — kilkanaście stopni nad Słońcem.
Punkt Brewstera — kilkanaście stopni pod Słońcem.
Punkt Arago — około 20° nad punktem antysłonecznym, czyli po przeciwnej stronie nieba.
Ich położenie zależy od zawartości aerozolu, więc były historycznie używane jako miara zamglenia atmosfery — pomiar wykonywany polaryskopem, na długo przed pyłomierzami.
Z okularami polaryzacyjnymi. Stajemy tak, żeby Słońce było z boku — najlepiej dokładnie pod kątem prostym do kierunku patrzenia. Trzymamy okulary przed okiem i obracamy je o 90 stopni. Niebo wyraźnie pociemnieje i pojaśnieje. Jeśli nie ma żadnej zmiany, okulary nie mają filtra polaryzacyjnego, tylko przyciemnione szkło.
Bez sprzętu: szczotka Haidingera. Ludzkie oko potrafi, bardzo słabo, wykrywać polaryzację. Patrząc na jednolicie jasną, spolaryzowaną powierzchnię — ekran LCD z białym tłem albo niebo w pasie maksimum — niektórzy dostrzegają w centrum pola widzenia bladożółtą „muszkę” w kształcie klepsydry z niebieskawymi płatami po bokach. Zjawisko jest subtelne i wymaga wprawy; pomaga powolne przechylanie głowy, bo wzór obraca się razem z nią.
Z aparatem. Filtr polaryzacyjny kołowy wkręcony w obiektyw, obracany przy patrzeniu w wizjer. Efekt jest najsilniejszy przy fotografowaniu pod kątem prostym do Słońca i praktycznie żaden przy fotografowaniu prosto pod światło albo z Słońcem za plecami. To bezpośrednia konsekwencja geometrii z początku tego dodatku.
Pszczoły, trzmiele, mrówki i wiele innych owadów mają w oku złożonym wyspecjalizowany obszar wrażliwy na polaryzację — u pszczół jest to grzbietowy pas oka, skierowany ku niebu.
Widzą dzięki temu wzór polaryzacji jako wyraźną strukturę na niebie i używają go do nawigacji. Kluczowa zaleta: wzór ten pozwala ustalić położenie Słońca nawet wtedy, gdy Słońce jest zasłonięte chmurą — wystarczy skrawek czystego nieba.
Karl von Frisch odkrył to w latach czterdziestych i dostał za badania nad pszczołami Nagrodę Nobla. Istnieją też przesłanki, choć sporne, że wikingowie używali kryształów kalcytu jako „słonecznych kamieni” do tego samego celu podczas żeglugi przy zachmurzeniu.